石英晶片参数测量的物理实验教学系统

石英晶片是最重要的电子元件,其物理参数的测量直接影响电子产品的质量。本文考虑实际气隙的影响,建立了石英晶片的等效电路模型;推导了气隙对测量误差影响公式,作为误差的主要补偿依据;设计物理参数测量的π型网络,使用直接数字频率合成器作为激励信号源,通过测量石英晶片在π网络中的电流响应,获得其谐振频率、相对活力、杂波系数等多种物理参数。采用ISA总线接口作为上位机与控制器的通信接口,采用微控制器AT89C52作为控制单元,利用多线程技术在VisualC++平台上开发了上位机软件来进行数据处理和逻辑控制。经实际运行表明,该系统测量精度和功能等系统指标达到同类系统标准,已作为电子学科的实验教学系统。     

数字式压电晶体传感分析仪的研制

以石英晶体振荡中的石英晶片作为传感头,检测待测物对它的作用,已为人们所广泛探讨和使用,如微量天平、称差等,因而毋庸细述.但各自设计电路有所不同,我们研制了广谱分析仪,不同频率的石英晶片都可使用,其电路见图1,振荡电路采用74LS04集成块,取其适用频率范围广、简单、易起振、稳定等特点.时基电路由一块10MHz的石     

基于单片机的石英晶片镀膜测控系统设计

本文阐述了石英晶片真空蒸发镀膜测控的基本原理和镀膜过程中石英晶片谐振频率变化与镀膜厚度之间的关系。主要研究了以W77E516单片机为核心,配合其它相关芯片完成石英晶片真空蒸发镀膜过程测控系统的工作原理和实现方案,重点阐述了该系统的硬件设计和软件设计方法。     

精密石英谐振式位移传感器

提出了用石英晶体谐振器构成的超精密位移或压力传感器的原理．由于石英晶体振荡器有超常的精度和稳定性，因而组成的位移或压力传感器也具有极高的精度和线性。还引入双晶振的差频原理，既消除了温度影响，又提高了频率变化范围，提高了测量分辨率。     

石英晶体静电容测量方法的研究与实现

本文介绍了一种测量石英晶体静电容的新方法。在IEC-444标准所规定的测量石英晶体电参数的方法-π网络零相位法基础上,对静电容的测量方法进行了研究,提出了本方法。在此基础上设计制作了测量实验系统,该系统把测量谐振频率和静电容统一起来,简化了测量电路,提高了可靠性和测量速度。实验结果表明,在1～10pF的测量范围内,静电容测量误差小于0.1pF,满足工业生产中对石英晶体静电容的测量精度要求。     

多通道生物压电传感芯片微分析系统设计

为了满足石英传感阵列信号采集的要求,设计了一种基于虚拟仪器技术的多通道生物压电传感芯片微分析系统。该系统硬件部分由信号处理电路、数据采集卡和计算机等组成;软件部分采用图形化编程语言LabVIEW设计。利用该系统分析溶液电导率与石英传感芯片谐振频率偏移的关系。实验结果表明:该系统能够实现对频率信号的实时测量,并能实现数据的自动采集、处理、保存;可进一步用于生物大分子的检测。     

基于虚拟仪器技术的电力系统频率测量

频率是电力系统和电气设备的重要运行参数;采用基于离散傅立叶变换校正的电参量微机测量算法,以LabVIEW为开发平台,设计实现了应用于电力系统频率测量的虚拟仪器系统,并详细论述了其工作原理和实现关键技术;仿真与应用研究表明,该方法实时性好,测量精度高(信号频率在48～52 Hz之间时,测量误差远小于0.01Hz),能有效地抑制谐波和各种随机噪声,而且硬件成本低,开发周期短.     

基于兀网络零相位法石英晶体激励电平相关性的研究

本文阐述了基于Ⅱ网络零相位法石英晶体测量中改变激励电功率列石英晶体电参数的影响。主要以Ⅱ网络零相位法为测量方法，配以软件调节，硬件补偿等措施改变施加在石英晶体两端的激励功率，从而完成激励功率相关性的研究。重点阐述系统电阻校准方法和串联谐振电阻的测量。     

π网络法石英晶体谐振器测试技术研究

为了提高石英晶体谐振器参数的测量精度,对π网络法测量石英晶体谐振器参数的原理及π网络中分布参数对测量精度的影响进行了研究,在此基础上,设计并制作了π网络最大传输法石英晶体测量实验系统,实验系统在1～120MHz的测试范围内,石英晶体谐振器串联谐振频率的测试精度为±2ppm。测试方法符合国际标准,性能指标优于目前国内使用的阻抗计型测试仪器。     

石英晶体参数快速牛顿测量法及系统设计

石英晶体参数的快速和准确测量是石英晶体元件加工控制和成品检测的重要指标;介绍了基于π网络零相位法的石英晶体参数测量方法,并在此基础上,研制了以DSP和FPGA为核心的嵌入式数字鉴相处理系统,测量过程中系统直接控制信号发生器,并在数字信号处理器中实现快速牛顿下山测量算法,使得平均只需要进行5次搜索,就可以锁定石英晶体的谐振频率,从而实现晶体谐振频率的快速测量;实验表明系统测量精度达到2PPM,平均测量时间小于0.5秒。     

USB接口的晶片分选系统

在石英晶振的生产过程中,切割后的晶振片需要对其谐振频率进行测量,并按频率进行分选。介绍了一种结合ARM控制器、直接数字频率合成器(DDS)和USB接口的石英晶体频率检测系统,控制成本的同时保证了一定的测量精度。     

石英晶体谐振频率测量系统

在石英晶振的生产过程中,切割后的晶振片需要对其共振频率进行快速测量,并通过机械手按频率分选。本文介绍了一种结合单片机、直接数字频率合成器(DDS)和增益鉴相器的简单石英晶振共振频率检测系统,利用晶振阻抗随激励信号频率而变化的特性,在100ms内测得其共振频率,控制成本的同时保证了一定的测量精度。     

液相QCM生物传感器电路系统设计

设计的石英晶体微天平（ QCM）仪器主要用于微量物质在液体中的生物化学反应的测量,根据液相QCM生物传感器的需要完成了电路系统部分的设计,选用Microchip的单片机为液相QCM生物传感器的电路系统的核心,主要包括电源部分、信号激励与接收部分、温控部分,实现了石英晶体的激励和频率的检测、温度的采集与控制等功能。上位机检测结果显示：实际温度控制精度误差为0.2℃,能顺利检测到最佳谐振频率,表明该系统能够较好地达到预期的要求。     

Uncooled IR imaging array based on quartz microresonators

A quartz crystal resonator's resonance frequency is sensitive to temperature. This sensitivity has been exploited in the past in thermometers made of single, macroscopic quartz resonators that can accurately detect temperature changes of μK. Using semiconductor microfabrication techniques, it is now possible to fabricate a large number of microresonators from a single quartz wafer. It is shown that combining the small thermal mass and high thermal isolation capability of such microresonators, the steep frequency versus temperature characteristics of resonators made of certain cuts of quartz and the low-noise characteristics of quartz crystal oscillators can result in high-performance infrared (IR) sensors and sensor arrays. In a microresonator sensor, the temperature change produced by the absorption of IR energy results in a frequency change that can be measured with a resolution that corresponds to a change in the resonator's temperature of less than a μK. Calculation shows that an array of microresonators in the 200 MHz-1 GHz range can be the basis of an uncooled IR imaging system with a noise equivalent temperature difference, NETD, of <0.01 K. The design and fabrication problems to be overcome before such microresonator arrays can be realized are discussed     

石英晶体微天平传感的酶联免疫分析法测定免疫球蛋白IgM

结合酶联免疫分析技术与石英晶体微天平检测技术,发展了一种基于石英晶体微天平传感的免疫传感器用于测定血液中免疫球蛋白IgM的量.羊抗人IgM抗血清通过氨基硅烷化共键固定在石英晶体表面上,采用竞争吸附免疫分析法,以辣根过氧化物酶(HRP)标记的IgM作标记物,N-四甲联苯胺(TMB)和H2O2作酶的底物.结合在石英晶体微天平上的酶标记物催化TMB氧化形成沉淀,使石英晶体微天平的振荡频率发生改变,据此测定标记物HRP-IgM和IgM的量.实验优化了分析条件下,对IgM的检测范围为0.03μg/mL to 7μg/mL,它具有仪器简单、操作方便、灵敏度高等优点.     

提高液体中石英晶体传感器频率稳定度的方法

石英晶体传感器的动态阻抗显著增大,品质因数下降是液体阻尼负载作用的主要效果。本文从分析液体中石英晶体谐振器的相位平衡条件出发,研究了影响传感器频率稳定度的因素;由石英晶体谐振器的能量局部化效应,分析了传感器液体测头设计中的问题,并由此设计出在液体中工作的石英晶体传感器。实验结果表明,此传感器在液体中具有较高的频率稳定度。     

Polyaniline–TiO2 nano-composite-based trimethylamine QCM sensor and its thermal behavior studies

Inorganic/organic composites are very attractive due to synergetic behavior and a wide range of potential use. A polyaniline–TiO₂ nano-composite, obtained by combination of chemical polymerization and a sol–gel method, was deposited on the electrode of quartz crystal to implement a quartz crystal microbalance (QCM) chemical sensor. The morphology of the composite film was studied by scanning electron microscopy (SEM) measurements. The coated quartz crystal and a non-coated quartz crystal were mounted in a sealed chamber, and their frequency difference was monitored. When analyte vapor was injected into the chamber, gas absorption decreased the frequency of the coated quartz crystal and thereby caused an increase of the frequency difference between the two crystals. The frequency difference change response towards trimethylamine was evident and could be recovered by N₂ purgation easily. The calibration curve towards trimethylamine, its long-term stability and selectivity were investigated. The thermal behavior of the sensing characteristics was compared with that of a polyaniline QCM sensor. Fourier transform infrared (FTIR) spectra of polyaniline and polyaniline–TiO₂ nano-composite and QCM data under various conditions were used to study the effect of thermal treatment.     

测量粘度的激励响应式石英晶体传感器

石英晶体传感器是利用石英晶体的压电效应，把被测物理量直接转换为电信号输出的传感器。文中进行了液相介质中石英晶体粘度传感器及其频率特性的研究。