基于有限元分析QCM电极尺寸的优化设计

提出了一种优化石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,简称QCM)结构、抑制寄生振动模的设计方法.用Ansys9.0有限元软件直接对QCM进行三维有限元分析,从而避免了一般解析和半解析中对控制方程的简化.首先通过对QCM谐振频率收敛性的分析,验证了有限元计算的正确性;然后分析了不同电极尺寸对QCM振动及能陷情况的影响,并找到了较佳的电极尺寸;最后针对不同电极尺寸的QCM进行了液体测量实验,实验结果验证了基于有限元分析QCM电极尺寸设计方法的有效性.     

基于FPGA的频谱分析处理器设计与应用

本文介龆了数字接收机ICS554的结构,使用其中的FPGA完成频谱分析处理器的设计工作.整个设计采用流水方式,提高了系统时钟频率,对数据完成了缓存、加窗、快速傅立叶变换处理.实验结果表明此处理器高速地实现了频谱分析功能,满足实时信号处理要求.     

基于DSP的频谱分析系统的设计与实现

设计了一种实时信号频谱分析系统,该系统以TMS320VC5402 DSP作为系统数据处理核心,以AT89C51单片机作为系统事务处理核心,实现对信号的实时频谱分析并显示.实验结果表明:该系统能对频率在0～32kHz的范围内的信号很好地完成频谱分析.     

超声波对石英晶体微天平响应性能的影响

该文以阻抗分析法研究了超声波对石英晶体微天平(QCM)响应特性的影响,结果表明,在超声波存在时QCM的纵波传播与反射受到干扰,QCM的阻抗-频率曲线上出现很多的毛刺干扰波,使QCM的信噪比下降.当采取消除纵波干扰的措施后,毛刺干扰波消失,实验测试了QCM的谐振频率及动态电阻对表面质量负载变化及液体粘度、密度改变的响应,证实超声波对QCM的厚度剪切模式无影响.QCM应用于监测表面活性剂去除油污膜的过程,结果表明在超声波作用下油污膜的去除速率大幅度提高.     

一种QCM信号在线采集系统的实现

石英晶体微天平(QCM)信号采集系统的设计质量是影响其测量精度的重要因素。提出了一种QCM信号在线采集系统的实现方案,给出了系统的结构框图,并对系统电路进行了详细的分析。     

阻抗分析中激励电平对石英晶体微天平响应性能的影响

阻抗分析法是表征石英晶体微天平(QCM)响应特性的主要手段之一,能够给出QCM的谐振频率及其等效电路参数.在阻抗计分析法诸多测定仪器参数中,施加在石英晶体上的激励电位水平对测定结果的影响少见文献讨论.最近有文献报道称激励电平是一个很关键的测量条件,对QCM的粘度响应模式存在明显的影响.该文系统测定了激励电平对QCM的等效电路参数值以及QCM对表面质量、溶液粘度的影响,结果表明,在5～1 000 mV范围内改变施加在QCM上的激励电平,对QCM的响应特性影响很小,为QCM的阻抗分析中的参数设置提出不同的见解.     

光纤Bragg光栅在动态应变测量中的研究

为了将光纤光栅的传感特性应用于结构健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试中,对光纤光栅动态应变传感的测量进行了研究.设计了基于相位载波(PGC)零差法的非平衡Mach-Zender干涉解调系统,并对相位载波解调技术进行了分析.通过对比冲击实验和频谱分析,实验结果证明该检测方法有效可行,可以得到稳定的测量信号,系统在10 kHz的频率范围内有良好的频率响应.     

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。     

电化学石英晶体微天平(EQCM)原理及应用中的几个问题

简要介绍了电化学石英晶体微天平(EQCM,electrochemical quartz crystal microbalance)的工作原理,并针对其在应用中经常遇到的几个问题进行了深入讨论.比较起单纯的电化学分析方法,EQCM系统中QCM元件与溶液接触的电极同时充当了电化学体系的工作电极及石英晶体振荡器的电极两个角色,从而在进行电化学实验的过程中,可同时得到氧化/还原电流及QCM频率两个参量.通过对这两个参量的综合分析,可更好地对电化学过程中的各种离子/分子在电极表面行为进行分析.由于EQCM同时利用了电化学检测的高灵敏度及QCM的可实时检测表面质量及阻尼的特点,在生物化学量的检测中具有非常好的应用前景.     

基于PVDF膜的QCM对DMMP的气敏特性研究

神经性毒剂是化学战剂的重要分支.为了检测神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP),使用毛细管在压电石英晶体(QCM)的电极上滴涂上不同质量的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液,干燥后作为敏感膜.室温下测试QCM对不同浓度的DMMP的响应情况,发现QCM的频率变化与气体浓度有着良好的线性关系.该实验结果表明,PVDF可以作为检测DMMP的很好的敏感材料.     

QCM 气体传感器的优化设计及应用研究

本文主要介绍了一种新型的石英谐振气体传感器 QCM(Quartz Crystal Microbalance) .它具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强等特点 ,可用于多种领域 ,本文主要根据计算化学方法 ,研究其对呼吸气体的响应特性 .此外 ,采用电化学方法制备传感器敏感膜 ,设计了相应的测量系统 .从实验结果可看出这一传感器对呼吸气体的响应结果是令人满意的 ,具有实际应用前景     

光纤声传感器特性的实验研究

光纤传声器是一种由探头和光纤组合成的Y型声传感器,这种传感器在完成声光转换的同时对声频信号进行了滤波处理,可用在强电磁干扰等一些特殊的环境中.本文对研制的实验型光纤声传感器系统的响应特性进行了测试.当固定光源为50 mA,输入信号200 mV的正弦波,频率为1 kHz时,探测到的信号波形与输入信号波形完全吻合;然后,保持输入信号的电压幅值不变,频率从1 kHz开始分别测量传声器的高频响应和低频响应,发现传声器响应特性比较好,但低频响应特性不如高频响应特性理想,分析原因并给出设计更好的实验型光纤传声器的解决办法.     

井下靶式动压流量计

提出了一种适合高粘度流体井下测量的流量计结构设计。阐述了其工作原理及结构特点 ,通过试验分析对比 ,得到了适合于石油井下聚合物流量测量的靶型设计 ,实验结果证明仪器设计是可行的。所提出的测量方法目前在国内外还没有人应用于井下产液剖面的测量 ,是一种全新的井下测试仪器。     

高温微压力传感器校准实验系统的研究

为满足高温光纤微压力传感器校准实验的需要,在分析传感器测量结构和校准原理的基础上,设计了一套基于高低温试验装置和上位机人机软件的校准实验系统。对某一传感器样品进行了校准实验,结果表明,该系统能模拟传感器真实的工作环境,实现传感器在高温微小压力环境下的校准,并且具有很好的可靠性和稳定性。     

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.     

Utilizing a high fundamental frequency quartz crystal resonator as a biosensor in a digital microfluidic platform

We demonstrate the operation of a digital microfluidic lab-on-a-chip system utilizing Electro Wetting on Dielectrics (EWOD) as the actuation principle and a High Fundamental Frequency (HFF; 50?MHz) quartz crystal microbalance (QCM) resonator as a mass-sensitive sensor. In a first experiment we have tested the reversible formation of a phosphor-lipid monolayer of phospholipid vesicles out of an aqueous buffer suspension onto a bio-functionalized integrated QCM sensor. A binding of bio-molecules results in an altered mass load of the resonant sensor and a shift of the resonance frequency can be measured. In the second part of the experiment, the formation of a protein multilayer composed of the biomolecule streptavidin and biotinylated immunoglobulin G was monitored. Additionally, the macroscopic contact angle was optically measured in order to verify the bio-specific binding and to test the implications onto the balance of the surface tensions. Using these sample applications, we were able to demonstrate and to verify the feasibility of integrating a mass-sensitive QCM sensor into a digital microfluidic chip.     

基于ARM Cortex-M3的声磁商品电子防盗系统设计

针对普通EAS系统存在抗干扰性能差、检测灵敏度低、检测范围小、误报率高等缺点,设计了一种基于ARM Cortex-M3的声磁EAS系统。本文介绍了声磁EAS系统的工作原理和硬件结构框图,分析了声磁标签信号在时域和频域上的特征,提出了FFT信号频谱分析、信号互相关、最小二乘法拟合直线求取斜率、计算信号峰值数及峰值方差运算等多种检测声磁标签信号的算法,并详细描述了系统软件算法的设计。实验验证,本系统具有抗干扰性能强、检测灵敏度高、检测范围宽、误报率低等特点。     

基于Wollaston棱镜阵列的目标识别系统

针对传统目标识别方法识别率低、受背景环境影响大等问题,设计了一种基于Wollaston棱镜阵列的偏振光谱成像系统.为了有效地探测野外目标的微弱信号,采用了高光通量的光学天线、偏振模块及干涉模块的设计.为了保证实时采集及高稳定性的设计要求,采用了全静态光学器件完成偏振分光及空间光程调制.系统由偏振成像模块与光谱成像模块构成,可实现同一视场内4个偏振方向图像及光谱图像的同时采集,并经图像融合算法重建被测区域的偏振光谱图像.实验在不同测试距离上分别以钢板和某型火炮作为被测目标,分别采用本系统偏振模块与传统非偏振系统进行测试.实验结果显示,偏振目标识别信噪比高、受距离影响小.基于此实验,再将偏振识别图像与光谱识别图像相融合,从而构成偏振光谱图像.与传统目标识别图像相比较,本系统合成图像中目标清晰可见,受背景环境影响小、可探测距离远,具有很高的野外适应性及稳定性.     

基于扩频通信的无线抄表系统设计与实现

针对基于Zigbee技术的无线抄表系统成本高、抗干扰能力弱、通信距离受限的缺点,提出了一种扩频通信与GSM技术相结合的远程无线抄表系统设计。结合低功耗的射频收发芯片sx1278,设计了汇总节点、中继节点以及水表采集节点硬件电路,确定了通信的数据帧结构,制定了相应的组网算法。在抄表区域中采用抗干扰能力强的扩频通信技术进行无线抄表,在远距离通信中采用GSM技术将汇总的水表数据传送到控制中心,整个抄表系统具有低功耗、抗干扰能力强、自组网特点,能够实现远程控制无线自组织组网抄表。测试结果表明,设计的系统能够实现稳定的自组网,具有较高的抄表成功率、较好的性能和广泛的应用前景。