【摘要】：隨著化工行業(yè)以及產(chǎn)品工藝和質(zhì)量的不斷發(fā)展,真空技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)以及科學(xué)研究中,同時市場對產(chǎn)品的質(zhì)量也提出了越來越高的要求,這將導(dǎo)致真空技術(shù)也相應(yīng)的得到了快速的發(fā)展。通過真空測量去衡量真空的大小,真空測量的準確性對一些元器件能否正常工作具有重要的影響。在現(xiàn)有的真空測量方法中,大多數(shù)的傳感器由于體積過大、測量范圍不夠?qū)捇驕y量精度低等不能被廣泛應(yīng)用。本課題在滿足寬量程的基礎(chǔ)上,采用圓柱形的石英晶振作為氣壓傳感元器件,設(shè)計了一款小尺寸真空測量裝置,來實現(xiàn)對狹小空間真空的測量。借鑒國內(nèi)外相關(guān)成熟的真空測量方案,本課題選用體積較小的圓柱形石英晶振作為真空測試元器件,根據(jù)石英晶振振蕩時其兩端阻抗隨環(huán)境中氣壓的變化而改變的原理,利用石英晶振兩端阻抗與氣壓之間的關(guān)系。以STM32F103RCT6單片機為系統(tǒng)核心處理單元,設(shè)計一款小尺寸真空測量裝置。整個裝置包括傳感探測部分、數(shù)據(jù)處理部分以及顯示部分。傳感探測部分主要對模擬信號進行處理,其電路包括電源電路、石英晶振振蕩電路、差分放大電路、電壓跟隨器等電路;數(shù)據(jù)處理部分是對傳感探測部分輸出的信號進行采集并利用單片機進行處理,其電路主要包括單片機最小系統(tǒng)電路、溫度采集控制電路和存儲電路;顯示部分利用OLED顯示屏進行氣壓顯示,將串口助手通過RS232通訊協(xié)議與單片機通訊作為前期測量的輔助顯示。編寫相應(yīng)的軟件程序?qū)崿F(xiàn)對傳感探測部分輸出信號的采集與標(biāo)定,最終利用線性插值法實現(xiàn)真空的測量,并將其整合成一款安全、可靠的真空測量裝置。根據(jù)課題的任務(wù)要求,通過對石英晶振真空測量裝置進行實際測量,最終能夠?qū)崿F(xiàn)真空的測量范圍面為0.1-105Pa,并[且在1-1OOPa時,測量誤差大約為10%,在101-105Pa時,測量誤差大約為8%,傳感探測部分電路板的實際尺寸為40*28(mm),該結(jié)果基本能夠達到課題的任務(wù)要求。整個石英晶振真空測量裝置總體工作正常,測量裝置安全可靠。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212;TB77
【圖文】：

圖 2.3 石英晶振頻率特性曲線圖電路可以發(fā)現(xiàn)，在 L、R、C 之路，L 和 C 串容抗相互抵消時，在該之路上將發(fā)生串聯(lián)諧分子等于零，因此可以得到對應(yīng)串聯(lián)諧振頻12sfpLC= 聯(lián)諧振時，在其諧振頻率上整個回路中的電抗0 0w c，因此當(dāng)石英晶振發(fā)生串聯(lián)諧振時，等效于串聯(lián)諧振頻率sf 時，回路中 R、L、C 之路對應(yīng)并聯(lián)諧振頻率的計算公式為[16]：00112p sCf fCCCLC Cp= = ++

圖 2.4 圓柱形石英晶振實物圖振在空氣中的振蕩可以理解為由環(huán)境氣體摩蕩時其阻抗Z 由兩部分組成：一部分為石英晶振振子晶格內(nèi)摩擦所引起的阻抗變化，一部分是指由空氣阻尼所引起的阻抗變化0 Z +DZ ，其中 DZ 的計算公式為[2,22]：2022 VcosZ fAh qD = * 電路的電壓， A為石英晶振的振幅， f 為摩位差，對于一個具體的晶振而言，系數(shù)02 h 于空氣阻尼所引起的阻抗變化 DZ 只與摩擦

圖 2.5 皮爾斯振蕩電路圖的工作狀態(tài)，需要額外加入電阻尼作用，用以防止有可能中，將使用一個 CMOS 反相勵使之有效工作，電阻 R1的電路的原理圖，其中石英晶振中電感電容的并聯(lián)回路在石電感元器件連接在場效應(yīng)管C2VDDCgd

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本文編號：2798704