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。     

基于直接传输法的石英晶体谐振电阻测量技术研究

在研究IEC444-5标准中的直接传输法的基础上,结合π网络零相位法中测量方法,提出了一种石英晶体谐振电阻测量的方法;该方法在测量过程引入了矢量电压,采用测量复阻抗方法来减弱π网络杂散的影响;在此基础上设计了石英晶体串联谐振参数测量系统,该系统采用DDS技术,有效提高了测量精度;实验结果表明,在1MHz～200 MHz频率范围内,石英晶体串联谐振电阻的测量误差不超过±10%(或±2Ω),满足石英晶体工业生产测量的需要.     

石英晶体电参数测量虚拟仪器系统

本文阐述了石英晶片电参数测量原理，提出一种基于直接数字频率合成器(DDS)的激励信号源构成方法，研制了石英晶片电参数智能采集卡。应用VC6．0多线程、动态贴图、实时数据库等技术设计了虚拟仪器显示面板和功能软件，通过石英晶片频率特性分析，获得其谐振频率．相对活力，杂波数等多种电参数，构成了石英晶体电参数测量虚拟仪器系统。     

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。     

石英晶体参数测量的数字鉴相系统

石英晶体做为高精度频率源的核心部件被广泛应用于各个领域,对于高精度的石英晶体谐振频率的测量需要进行精确稳定的相位差检测;为了提高相位差测量精度,研究了高精度的数字鉴相方法,该方法可以提高π网络零相位法的检测精度,并且在鉴相的同时实现鉴频和鉴幅,可以利用鉴频提高鉴相的精度,利用鉴幅加快π网络检测速度;为了验证数字鉴相方法的有效性,研制了基于DSP的石英晶体参数测量π网络零相位法系统,利用该系统检测石英晶体的谐振频率,检测误差达到2PPM。     

级联DDS和倍频技术在石英晶体测量中的应用

在介绍π型网络零相位法石英晶体元件电气参数测量系统的基础上、首次提出了使用级联直接数字合成器(DDS)和倍频技术去解决π型网络测量所需高频高精度激励信号问题。通过测试证明,该设计产生的激励信号频率范围广、频谱纯,符合系统要求;整个测量系统与250B相比,串联谐振频率测试偏差不超过1ppm,串联谐振电阻测试偏差不超过2％。     

弱激励石英晶体参数检测的自适应陷波法

微弱激励下的石英晶体其输出信号的频率、幅度和相位输出变化都非常大。本文采用π网络零相位检测法测量石英晶体的串联谐振频率,针对微弱信号的相位检测采用自适应陷波滤出期望信号,然后对陷波后信号进行带宽压缩提高信噪比,从而检测出π网络零相位点,估计出石英晶体的谐振频率。文中研制了基于数字信号处理器的检测系统,实验表明系统在信号功率小于-60dBm情况下,相位检测精度达到2PPM。     

基于π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π网络零相位法石英晶体测量中改变激励电功率对石英晶体电参数的影响.主要以π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.     

石英晶体自动测试及分选系统设计

对石英晶体谐振器自动测试及分选技术进行研究,提出了自动分选方案;自动分选系统由参数测试和分选两部分组成,测试系统以IEC推荐的π网络零相位法为基础对石英晶体谐振器的多种电参数进行测试,分选控制系统根据对位置传感器的检测,控制石英晶体自动上料及其在导轨中位置,对石英晶体进行自动测试,根据所测得的电参数以及设置的分选条件对石英晶体进行分选;实验表明,该系统能够实现石英晶体的自动测试分选,频率测试范围达到1MHz~200MHz,串联谐振频率的测试精度达到±2ppm,具有实用性和推广价值。     

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。     

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。     

Metal-electrode-sandwiched quartz crystal-based oscillator as proximity sensor

A quartz crystal (QC) is a thermostable and high-quality material. The present paper proposes for the first time a QC-based oscillator as a proximity sensor. Various targets on a positioner were pushed into the oscillator. The dielectric target plate exhibited a minimal frequency shift compared with the semiconductor and other various metal plates. The metal-electrode-sandwiched QC showed a higher resonance frequency shift for target plates with higher conductivities. These results suggested that the inductive proximity effect was more dominant than the capacitive proximity effect. The dependence of the amplitude of the induced current on the gap between the target and the QC is also revealed. The QC coated with an acrylic rubber compound enhanced the frequency shift, although it may have also caused more frequency fluctuations during the measurements. A high detectable force slope may explain the higher sensitivity of the coated QC to the induced current.     

基于QCM的湿度传感器等效电路模型研究

基于石英晶体微天平(QCM)的湿度传感器是一种以石英晶体为核心元件的新型高灵敏度传感器.根据气相中晶体振荡电路的起振和稳定条件,对晶体表面敏感薄膜吸附水分时等效电路参数的变化进行建模,得到了一种新型的基于QCM的湿度传感器等效电路模型.通过电路仿真软件PSPICE对模型进行仿真,并搭建QCM湿度传感器实验测量平台,结果验证了基于QCM的湿度传感器等效电路模型的有效性和正确性,对QCM湿度传感器的振荡电路的进一步设计和优化具有指导意义.     

基于线结构光视觉的燃料组件变形测量技术研究

针对快堆燃料组件外形变形参数的测量,设计了基于线结构光的燃料组件变形测量系统,并考虑到辐射对电子元器件和测量精度的影响,进行了测量系统的辐射屏蔽设计。对辐射屏蔽玻璃的折射对测量的影响进行了研究,并在空气中线结构光测量模型的基础上提出一种折射校正的线结构光测量模型。在空气中进行测量系统标定,然后对加玻璃的测量值进行折射校正,通过多组测量实验表明折射校正模型校正误差为±0.05 mm,线结构光燃料组件测量系统的全局参数测量的标准差不大于0.03 mm。组件测量系统能在一定辐照剂量下能实现燃料组件变形参数的高精度测量,对于获取燃料组件物理参数和堆芯设计具有重要的意义。     

石英挠性加速度计网络化自主测试系统

针对在石英挠性加速度计性能检验与监测、退化机理等研究中,对加速度计输出信号快速准确采集的需求,设计一种高精度自主测试系统。提出了基于Zig Bee无线自组网的网络化测控方案,设计了适用于测控环境相对分散的分簇拓扑网络结构,以CC2530为核心设计了加速度计无线采集节点与智能无线控制终端,基于AD7734设计了加速度计高精度A/D转换电路。基于Z-Stack协议栈实现无线网络节点组网控制、数据传输程序设计,基于C#实现上位机终端控制台设计,针对大规模节点数据设计了一种高速数据帧结构,并采用了握手传输机制。经实际应用证明:系统采样误差低至0.049mV,可同时对40只加速度计进行长时间自主数据采集,并完成简单数据分析。系统可用于加速度计性能分析与建模研究中。     

旋光效应在微位移测量中的实验研究

微位移测量原理有许多种,利用偏振光的旋光效应是一种高效、简洁、精确的新方法.旋光效应是指单色线偏振光在沿光轴方向通过石英晶体时,透射出来的光的振动面会产生旋转的物理现象,其旋转角度与晶体厚度有关.用激光器、起偏器、石英晶体、千分尺等设计了一个微位移测试系统,测试表明:其测量精度能达到0.1 μm,测量范围可达300 μ...     

基于机器视觉的电子多臂摆臂响应时间检测系统

针对高性能电子多臂控制执行机构国产化过程中,对吸铁摆臂响应时间等关键参数无法定量测定的现状,研制了基于机器视觉的电子多臂摆臂响应时间检测系统.该系统基于机器视觉的非接触式测量方法,采用通用计算机、图像采集卡、数据采集卡及自制测试平台构建虚拟仪器系统,通过自行设计的测控软件实现对电子多臂摆臂响应时间的测定.测试结果表明,该系统可有效地测定电压、气隙、温度等参数改变对摆臂响应时间的影响,从而为电子多臂控制执行机构的国产化研究提供可靠依据.     

石英晶体动态电容的测试方法研究

相位偏置法作为IEC推荐的石英晶体的动态电容标准测试方法,由于其对π网络制作工艺的严格要求,以及相位差精确测量的困难等原因,使得这种方法的实现比较困难,国内未见这方面的研究成果报道;介绍了相位偏置法测试石英晶体动态电容的方法,首次提出了主动补偿杂散电抗及石英晶体静电容C0所引起的附加相移的方法,降低了对π网络制作工艺的要求,同时也不需要为补偿C0所采用的补偿电路,使得相位偏移法更易于实现并推广使用;实验结果表明,本系统对石英晶体动态电容的测试精度可以达到±5%.     

矢量网络分析仪阻抗特性测量误差分析与验证

为了考察50Ω特性阻抗的矢量网络分析仪对非50阻抗被测网络的测量误差,提出了基于不同特性阻抗空气线的实验验证方法,加工制作了12根不同特性阻抗的2.4 mm同轴连接器空气线。通过理论计算和实验分析可得到以下结论:随着被测网络阻抗偏离50Ω,测量误差有增大趋势,在50Ω特性阻抗附近误差相对较小;不同特性阻抗被测网络的测量误差随频率增大而增加;测量误差对终端端接负载特性比较敏感,端接50Ω负载时测量误差较小,而端接开路器与短路器时测量误差较大。通过对不同特性阻抗的空气线测量分析,发现在5～100Ω之间有较低的测量误差,可以满足一般工程测量要求。     

Dew point measurement for organic vapor mixture using a quartz crystal sensor

A dew point measurement device for organic vapor mixtures using a quartz crystal sensor was proposed, and its performance was examined with acetone–methanol mixtures. The device has a sensor module to accommodate the quartz crystal sensor and a cooling system. The variation in resonant frequency of the sensor indicates the condensation of sample vapor, which tells the beginning moment of condensation, i.e., dew point. The measurement results with the proposed device were compared with the predicted dew points from the UNIQUAC equation and other experimental outcome to examine the performance of the device. Though some measurement error was yielded, it is proved that the proposed device is useful for measuring the dew points of organic vapors at different pressures.