本文關(guān)鍵詞：基于正交解調(diào)的寬頻自適應(yīng)石英晶體微天平測量系統(tǒng)

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【摘要】：現(xiàn)今,高精度的測量儀器是科學(xué)研究不可或缺的工具。而隨著各個(gè)學(xué)科更精細(xì)和深層次的技術(shù)探索,科研工作者對低成本、高精度、智能化的測量儀器的需求也不斷提高。其中,石英晶體微天平(QCM)作為一種新型的微小量測量儀器,得到了廣泛的關(guān)注,也面臨一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)。為了克服現(xiàn)有QCM儀器存在的硬件要求高、精度偏低、耗材成本大、D因子測量難的問題,本文以正交解調(diào)原理為基礎(chǔ),提出了一種晶體基頻自適應(yīng)范圍1-9MHz,并可持續(xù)記錄諧振頻率偏移△f和D因子的新系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)以直接數(shù)字式頻率合成(DDS)技術(shù)為基礎(chǔ),通過STM32處理器對信號發(fā)生、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集和USB2.0數(shù)據(jù)上傳過程進(jìn)行控制,并在上位機(jī)通過LABVIEW軟件編程實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理和顯示。論文通過3個(gè)實(shí)驗(yàn)對新系統(tǒng)的性能進(jìn)行測試。7.99 MHz單晶體諧振頻率的實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)降低了硬件要求,有效測量精度達(dá)到預(yù)期的0.1 Hz;多晶體的膜厚疊加實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)對1-9 MHz范圍內(nèi)晶體自適應(yīng)有效,晶體可正常工作。耗散因子D測量實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)能夠較為簡便地測量D因子。
【關(guān)鍵詞】：石英晶體微天平 D因子 正交解調(diào) 寬頻自適應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH715.11
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 引言7-11
• 1.1 QCM歷史背景7-8
• 1.2 QCM測量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀8-9
• 1.3 論文研究方法和意義9
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)9-10
• 1.5 本章小結(jié)10-11
• 2 QCM測量原理概述11-19
• 2.1 石英晶體特性概述11-13
• 2.1.1 晶體和壓電效應(yīng)11-12
• 2.1.2 石英晶體剪切方式12-13
• 2.2 QCM晶體等效電路模型與特征頻率13-16
• 2.2.1 QCM晶體等效電路模型13-15
• 2.2.2 石英晶體特征頻率點(diǎn)15-16
• 2.3 QCM相關(guān)測量公式16-18
• 2.3.1 Sauerbrey公式16
• 2.3.2 液體Kanazawa-Gordon關(guān)系16-17
• 2.3.3 綜合公式17
• 2.3.4 耗散因子D17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 3 基于正交解調(diào)的QCM系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-22
• 3.1 系統(tǒng)原理框架19-21
• 3.2 寬頻自適應(yīng)原理21
• 3.3 本章小結(jié)21-22
• 4 QCM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)22-30
• 4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22
• 4.2 電源模塊22-23
• 4.3 STM32 控制器模塊23-25
• 4.4 正交信號源模塊25
• 4.5 隔離放大模塊25-26
• 4.6 混頻低通模塊26-27
• 4.7 數(shù)據(jù)采集上傳模塊27
• 4.8 上位機(jī)控制顯示模塊27-29
• 4.9 本章小結(jié)29-30
• 5 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析30-34
• 5.1 7.99 MHz晶體乙醇揮發(fā)實(shí)驗(yàn)30-31
• 5.2 1--9 MHz多晶體寬頻自適應(yīng)實(shí)驗(yàn)31
• 5.3 1--9 MHz多晶體膜厚疊加實(shí)驗(yàn)31-32
• 5.4 7.99 MHz晶體耗散因子D測量實(shí)驗(yàn)32-33
• 5.5 本章小結(jié)33-34
• 6 結(jié)論及展望34-35
• 參考文獻(xiàn)35-38
• 致謝38-39
• 在學(xué)期間公開發(fā)表論文及著作情況39

【參考文獻(xiàn)】

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2 楊明;周俊鵬;王連明;;基于石英晶體的微質(zhì)量測量方法研究[J];物理實(shí)驗(yàn);2012年06期

3 李海威;呂運(yùn)朋;蔣華勤;;基于ARM的嵌入式QCM檢測儀器[J];儀表技術(shù)與傳感器;2009年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳兵;石英晶體微天平電學(xué)參數(shù)獲取及在物理吸附上的應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

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本文編號：1126860