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QCM湿度传感器测量系统的研制
资料介绍
QCM传感器是一种新型的传感器测量技术,是目前传感器研究的一个热点。一般 QCM湿度传感器是以石英晶体表面的湿敏薄膜为敏感元件,石英晶体作为换能元件,利用石英晶体的质量—频率变化关系,把湿度信号转换为频率信号输出,从而实现湿度检测。它具有选择性好,灵敏度高、稳定性好、精度高、测量范围广等优点。
目前国内成熟的QCM湿度传感器产品甚少,而国外的售价昂贵。本文的主要目的是为 QCM湿度传感器的前期研发和后期产品化研制稳定且便捷的测量系统。
本文首先在探讨了QCM等效电路和测量原理的基础上,分析了各种QCM信号采集方法。在综合考虑各类方法的优劣和实际应用场合等因素后,最终确定采用串联型普通振荡电路法作为 QCM信号采集的方法。考虑到 QCM探头本身会有温漂,并且输出频率受外界压强及老化影响,所以采用差频电路来降低这些因素带来的影响,同时降低测量频率以提高测量精度。通过大量测试验证了差频电路的有效性且 QCM测量模块的稳定性良好。然后按照一般产品设计流程,先进行了需求分析,进而提出设计方案,最后进行具体设计,完成对测量系统进行整体硬件设计及单片机程序设计。经调试,能实现了设计目标的所有的功能。最后为了实现 QCM湿度传感器的校准工作,为以后产品化提供便利,设计了灵活的自动校准软件。在对购买的 QCM探头进行测试后,选择合适的露点,采用该自动校准软件进行校准。最终检查结果表明,该 QCM湿度传感器在整个量程内精度在±3Ctd以内,基本接近产品化要求。
本课题研制 QCM湿度传感器测量系统完全能满足 QCM湿度传感器的前期研发的需要,并且只需少量工作就能实现产品化的要求了。
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