專(zhuān)利名稱：一種適合微小顆粒測(cè)量的qcm自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合微小顆粒測(cè)量的石英晶體OiCM)自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)，屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，石英微量天平在地面得到廣泛的應(yīng)用，主要用于測(cè)量分子污染、液體密度等，所采用振蕩電路基本為傳統(tǒng)的經(jīng)典振蕩電路形式，主要為電容三點(diǎn)式振蕩電路，其主要缺點(diǎn)為電路諧振范圍較窄(幾千赫茲)，并且對(duì)石英晶體Q值要求較高(當(dāng)Q值較低時(shí)不能正常起振)，因此導(dǎo)致測(cè)量范圍窄。在實(shí)際應(yīng)用中為了克服以上缺點(diǎn)，需要手動(dòng)對(duì)振蕩電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之在不同測(cè)量環(huán)境下能夠正常工作，以滿足實(shí)際測(cè)量需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適合微小顆粒測(cè)量的QCM自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)，所述系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)石英晶體振蕩電路的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻振蕩，并且在石英晶體Q值極低的情況下起振，并且在較寬的測(cè)量范圍內(nèi)自動(dòng)工作，不需要人工調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)寬頻測(cè)量。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種適合微小顆粒測(cè)量的QCM自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)，包括QCM石英晶體、起振單元、射隨輸出單元、濾波隔離輸出單元和電源；QCM石英晶體與起振單元連接，起振單元與射隨輸出單元連接，射隨輸出單元與濾波隔離輸出單元連接，電源與起振單元連接。QCM石英晶體為IOMHz晶振，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息敏感；使用時(shí)，QCM石英晶體表面涂覆一層真空脂材料Apezion，當(dāng)涂覆真空脂材料Apezion之后石英晶體標(biāo)稱諧振頻率下降約 20kHz ；起振單元包括起振晶體管和等效LC振蕩回路，起振單元和QCM石英晶體共同構(gòu)成振蕩回路；射隨輸出單元包括射隨放大電路，對(duì)振蕩信號(hào)進(jìn)行跟隨和隔離；濾波隔離輸出單元包括隔離變壓器、電容器和驅(qū)動(dòng)晶體管，對(duì)前級(jí)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行濾波隔離；所述起振晶體管型號(hào)為2N3700，驅(qū)動(dòng)晶體管型號(hào)為3DG112C。工作流程(1)系統(tǒng)上電；Q)QCM石英晶體處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，和起振單元共同構(gòu)成振蕩回路，產(chǎn)生穩(wěn)定的諧振頻率信號(hào)，傳給射隨輸出單元；(3)射隨輸出單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟隨和隔離后，傳給濾波隔離輸出單元；(4)濾波隔離輸出單元輸出的信號(hào)即為初始諧振頻率值；
(5)將QCM石英晶體表面涂覆一層真空脂材料Apezion，涂覆過(guò)程中觀察濾波隔離輸出單元輸出諧振頻率的變化情況，當(dāng)涂覆真空脂材料Apezion之后石英晶體標(biāo)稱諧振頻率下降20kHz時(shí)，停止涂覆，此時(shí)，顆粒開(kāi)始在涂覆的表面沉積；(6)顆粒沉積過(guò)程中，濾波隔離輸出單元輸出頻率的變化量表示顆粒的沉積量的變化，由此計(jì)算顆粒在涂覆表面的沉積量。有益效果本發(fā)明克服了傳統(tǒng)石英晶體振蕩電路的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻振蕩，并且在石英晶體Q值極低的情況下起振，并且在較寬的測(cè)量范圍內(nèi)自動(dòng)工作，不需要人工調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)， 因此可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)寬頻測(cè)量。本發(fā)明所述系統(tǒng)塵埃測(cè)量靈敏度優(yōu)于5Xl(T7g/Cm2，測(cè)量范圍為(5X10" lXl(T4)g/cm2。


圖1為本發(fā)明的一種適合微小顆粒測(cè)量的QCM自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)詳述本發(fā)明，但不限于此。實(shí)施例1如圖1所示，一種適合微小顆粒測(cè)量的QCM自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)，包括QCM石英晶體、起振單元、射隨輸出單元、濾波隔離輸出單元和電源；QCM石英晶體與起振單元連接，起振單元與射隨輸出單元連接，射隨輸出單元與濾波隔離輸出單元連接，電源與起振單元連接。QCM石英晶體為IOMHz晶振，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息敏感；使用時(shí)，QCM石英晶體表面涂覆一層真空脂材料Apezion，當(dāng)涂覆真空脂材料Apezion之后石英晶體標(biāo)稱諧振頻率下降約 20kHz ；起振單元包括起振晶體管和等效LC振蕩回路，和QCM石英晶體共同構(gòu)成振蕩回路；射隨輸出單元包括射隨放大電路，對(duì)振蕩信號(hào)進(jìn)行跟隨和隔離；濾波隔離輸出單元包括隔離變壓器、電容器和驅(qū)動(dòng)晶體管，對(duì)前級(jí)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行濾波隔離；
所述起振晶體管型號(hào)為2N3700，驅(qū)動(dòng)晶體管型號(hào)為3DG112C，電源由7812構(gòu)成，共模電感約anH。工作流程(1)系統(tǒng)上電；Q)QCM石英晶體處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，和起振單元共同構(gòu)成振蕩回路，產(chǎn)生穩(wěn)定的諧振頻率信號(hào)，傳給射隨輸出單元；(3)射隨輸出單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟隨和隔離后，傳給濾波隔離輸出單元；(4)濾波隔離輸出單元輸出的信號(hào)即為初始諧振頻率值；(5)為了使被檢測(cè)顆粒依附于QCM晶體表面，將QCM石英晶體表面涂覆一層真空脂材料Apezion，涂覆過(guò)程中觀察濾波隔離輸出單元輸出諧振頻率的變化情況，當(dāng)涂覆真空脂材料Apezion之后石英晶體標(biāo)稱諧振頻率下降20kHz時(shí)，停止涂覆；此時(shí)，顆粒開(kāi)始在涂覆的表面沉積；(6)顆粒沉積過(guò)程中，濾波隔離輸出單元輸出頻率的變化量表示顆粒的沉積量的變化，由此計(jì)算顆粒在涂覆表面的沉積量。晶體的諧振頻率可表示為/=wbrLq表示晶體的動(dòng)態(tài)電感，Cq表示晶體的動(dòng)態(tài)電容。可見(jiàn)晶體的諧振頻率由其動(dòng)態(tài)電感和動(dòng)態(tài)電容決定。當(dāng)被檢測(cè)顆粒附著在QCM晶體上后，其質(zhì)量變化等效為晶體動(dòng)態(tài)電感的改變，顆粒的附著度等效為晶體的動(dòng)態(tài)電容變化，從而改變了晶體的諧振點(diǎn)。由晶體管 2N3700構(gòu)成的起振單元，自動(dòng)捕捉到晶體的諧振點(diǎn)，并維持振蕩。并將信號(hào)傳給射隨輸出單元，再提供給濾波隔離輸出單元。本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適合微小顆粒測(cè)量的QCM自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括 QCM石英晶體、起振單元、射隨輸出單元、濾波隔離輸出單元和電源；QCM石英晶體與起振單元連接，起振單元與射隨輸出單元連接，射隨輸出單元與濾波隔離輸出單元連接，電源與起振單元連接；QCM石英晶體為IOMHz晶振，在QCM石英晶體表面涂覆一層真空脂材料Apezion，當(dāng)涂覆真空脂材料Apezion之后石英晶體標(biāo)稱諧振頻率下降20kHz ；起振單元包括起振晶體管和等效LC振蕩回路，起振單元和QCM石英晶體共同構(gòu)成振蕩回路；射隨輸出單元包括射隨放大電路，對(duì)振蕩信號(hào)進(jìn)行跟隨和隔離；濾波隔離輸出單元包括隔離變壓器、電容器和驅(qū)動(dòng)晶體管，對(duì)前級(jí)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行濾波隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合微小顆粒測(cè)量的QCM自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)，其特征在于所述起振晶體管型號(hào)為2N3700，驅(qū)動(dòng)晶體管型號(hào)為3DG112C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合微小顆粒測(cè)量的QCM自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)工作流程如下(1)系統(tǒng)上電；O) QCM石英晶體處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，和起振單元共同構(gòu)成振蕩回路，產(chǎn)生穩(wěn)定的諧振頻率信號(hào)，傳給射隨輸出單元；(3)射隨輸出單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟隨和隔離后，傳給濾波隔離輸出單元；(4)濾波隔離輸出單元輸出的信號(hào)即為初始諧振頻率值；(5)將QCM石英晶體表面涂覆一層真空脂材料Apezion，涂覆過(guò)程中觀察濾波隔離輸出單元輸出諧振頻率的變化情況，當(dāng)涂覆真空脂材料Apezion之后石英晶體標(biāo)稱諧振頻率下降20kHz時(shí)，停止涂覆，此時(shí)，顆粒開(kāi)始在涂覆的表面沉積；(6)顆粒沉積過(guò)程中，濾波隔離輸出單元輸出頻率的變化量表示顆粒的沉積量的變化， 由此計(jì)算顆粒在涂覆表面的沉積量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適合微小顆粒測(cè)量的QCM自適應(yīng)寬頻振蕩系統(tǒng)，屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括QCM石英晶體、起振單元、射隨輸出單元、濾波隔離輸出單元和電源；其中，QCM石英晶體與起振單元連接，起振單元與射隨輸出單元連接，射隨輸出單元與濾波隔離輸出單元連接，電源與起振單元連接。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)石英晶體振蕩電路的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻振蕩，并且在石英晶體Q值極低的情況下起振，并且在較寬的測(cè)量范圍內(nèi)自動(dòng)工作，不需要人工調(diào)節(jié)電路參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)寬頻測(cè)量。
文檔編號(hào)H03B5/36GK102497164SQ20111039657
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月4日
發(fā)明者崔陽(yáng), 徐曉東, 柴高潔, 陸登柏, 陳光鋒, 雷軍剛, 高青松 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所