基于ARMCORTEXM4系列微控制器的陣列型石英晶體微天平(QCM)測(cè)量技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展過程中，測(cè)試與測(cè)量技術(shù)也在不斷的發(fā)展進(jìn)而趨于完善，尤其是自工業(yè)革命以來，隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人類發(fā)展的方向比較之前的人類歷史更加依賴于準(zhǔn)確的測(cè)量和精密的儀器。在眾多的被測(cè)量對(duì)象中，重量是發(fā)展時(shí)間最長(zhǎng)，歷史最悠久的測(cè)量技術(shù)之一。重量測(cè)量的發(fā)展在這一過程中分化為兩個(gè)方向：其一是向大量程的方向發(fā)展測(cè)量方法和工具；其二是向高分辨率的方向發(fā)展精密測(cè)量方法及儀器。第一個(gè)方向的發(fā)展還以成語(yǔ)故事“曹沖稱象”為代表，將被測(cè)物體以從大

2、化小，從整化零的方法擴(kuò)大測(cè)量的范圍。第二個(gè)發(fā)展方向是以各種新型傳感器的發(fā)明和應(yīng)用普及為主要推動(dòng)力，在電子行業(yè)興起之后才得以長(zhǎng)足的發(fā)展。
　　眾所周知，石英晶體振蕩器是一種具有其固有頻率——諧振頻率的無源電子元器件，它的主要工作原理就是“壓電效應(yīng)”的應(yīng)用。當(dāng)外力施加到晶體表面的時(shí)候，就會(huì)使得石英晶體振蕩器的諧振頻率產(chǎn)生相應(yīng)的變化，而值得慶幸的是這一頻率變化是線性可測(cè)的，故科學(xué)家根據(jù)這一原理發(fā)明出了一種新的測(cè)量重量變化的新型傳感器——

3、石英晶體微天平(QCM),它是一種具有高靈敏度、選擇性及穩(wěn)定性的感測(cè)元件，如果能將其微型陣列化，便能夠大大提高其測(cè)量的穩(wěn)定性，擴(kuò)展其測(cè)量范圍，這對(duì)QCM的各方面應(yīng)用提供了更多的可能。
　　本論文針對(duì)石英晶體微天平所輸出的頻率信號(hào)設(shè)計(jì)了一款測(cè)量微重量的新型測(cè)量?jī)x器，利用ARM CORTEX M4系列微控制器芯片對(duì)采集到的頻率信號(hào)進(jìn)行處理，將質(zhì)量測(cè)量的最高分辨率提升到1毫克甚至幾百微克。同時(shí)提出了一種針對(duì)QCM陣列分析的假設(shè)，即在不犧