本實(shí)用新型涉及電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種壓電諧振式微質(zhì)量測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

質(zhì)量是基本的物理量之一，已經(jīng)有很多為人們所熟知的測量方法，而微小質(zhì)量的測量特別是精確測量卻始終是一個測量難題。微小質(zhì)量的測量在物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域的研究中有著重要的作用，精確的測量數(shù)據(jù)是理論產(chǎn)生的基礎(chǔ)與保證。

目前針對微小質(zhì)量的測量主要還是使用電子天平測量法，這種方法的準(zhǔn)確度和精度得不到保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種壓電諧振式微質(zhì)量測量系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

一種壓電諧振式微質(zhì)量測量系統(tǒng)，包括雙石英晶體振蕩電路、差頻電路、放大整形電路、分頻選擇電路、晶振與復(fù)位電路、單片機(jī)、報(bào)警裝置和顯示裝置，所述雙石英晶體振蕩電路、差頻電路、放大整形電路、分頻選擇電路和單片機(jī)依次電連接，所述晶振與復(fù)位電路、報(bào)警裝置和顯示裝置均與所述單片機(jī)連接。

較佳地，所述雙石英晶體振蕩電路包括一個比較器，所述比較器的引腳Q1通過串聯(lián)的電阻R1和電容C2接地，引腳GND、LE1和V-均接地，引腳IN-連接在電容C2和電阻R1之間，引腳IN+通過電阻R3接地，同時也經(jīng)過電阻R5連接電源VCC，引腳Q1和IN+之間連接有晶振CY1，引腳Q2通過串聯(lián)的電阻R2和電容C1接地，引腳GND和LE2均接地，引腳V+連接電源VCC，引腳IN2-連接在電容C1和電阻R2之間，引腳IN2+通過電阻R4接地，同時也通過電阻R6連接電源VCC，引腳Q2和IN2+之間連接有晶振CY2。

較佳地，所述比較器的型號為max912。

較佳地，所述差頻電路包括一個觸發(fā)器，所述觸發(fā)器的引腳1RD通過串聯(lián)的電阻R8和R7連接至引腳引腳1D和所述比較器的引腳連接，引腳1CP和所述比較器的引腳連接，引腳GND連接，引腳VCC連接電源VCC，引腳2RD通過電阻R9連接至電阻R8和R7之間，引腳通過電阻R10連接至電阻R8和R7之間。

較佳地，所述觸發(fā)器的型號為74LS74。

本實(shí)用新型實(shí)施例中一種壓電諧振式微質(zhì)量測量系統(tǒng)，基于壓電晶片諧振頻率的質(zhì)量敏感原理，結(jié)果表明，當(dāng)測量端加載的質(zhì)量越大，系統(tǒng)測量出的諧振差頻值則越大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果吻合較好。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓電諧振頻率的變化與被測微質(zhì)量之間的變換，能夠?qū)崿F(xiàn)對微質(zhì)量進(jìn)行測量。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種壓電諧振式微質(zhì)量測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中雙石英晶體振蕩電路的電路圖；

圖3為圖1中差頻電路的電路圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)例中△m—△f關(guān)系曲線。

附圖標(biāo)記說明：

100-雙石英晶體振蕩電路，110-差頻電路，120-放大整形電路，130-分頻選擇電路，140-晶振與復(fù)位電路，150-單片機(jī)，160-報(bào)警裝置，170-顯示裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的一個具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

參照圖1，本實(shí)用新型提供了一種壓電諧振式微質(zhì)量測量系統(tǒng)，包括雙石英晶體振蕩電路100、差頻電路110、放大整形電路120、分頻選擇電路130、晶振與復(fù)位電路140、單片機(jī)150、報(bào)警裝置160和顯示裝置170，所述雙石英晶體振蕩電路100、差頻電路110、放大整形電路120、分頻選擇電路130和單片機(jī)150依次電連接，所述晶振與復(fù)位電路140、報(bào)警裝置160和顯示裝置170均與所述單片機(jī)150連接。

如圖2所示，所述雙石英晶體振蕩電路100主要包括一個比較器，在本實(shí)施例中所述比較器的型號為max912。所述比較器的引腳Q1通過串聯(lián)的電阻R1和電容C2接地，引腳GND、LE1和V-均接地，引腳IN-連接在電容C2和電阻R1之間，引腳IN+通過電阻R3接地，同時也經(jīng)過電阻R5連接電源VCC，引腳Q1和IN+之間連接有晶振CY1，引腳Q2通過串聯(lián)的電阻R2和電容C1接地，引腳GND和LE2均接地，引腳V+連接電源VCC，引腳IN2-連接在電容C1和電阻R2之間，引腳IN2+通過電阻R4接地，同時也通過電阻R6連接電源VCC，引腳Q2和IN2+之間連接有晶振CY2。該電路中晶振CY1和CY2，其中一個是測量端，另一個是參考端。

如圖3所示，所述差頻電路110主要包括一個觸發(fā)器，在本實(shí)施例中所述觸發(fā)器的型號為74LS74。所述觸發(fā)器的引腳1RD通過串聯(lián)的電阻R8和R7連接至引腳引腳1D和所述比較器的引腳連接，引腳1CP和所述比較器的引腳連接，引腳GND連接，引腳VCC連接電源VCC，引腳2RD通過電阻R9連接至電阻R8和R7之間，引腳通過電阻R10連接至電阻R8和R7之間。

所述測量系統(tǒng)的工作過程為：晶振與復(fù)位電路140為單片機(jī)150提供時鐘信號，同時也為單片機(jī)150提供復(fù)位功能，雙石英晶體振蕩電路100和差頻電路110測量因微質(zhì)量變化引起的諧振頻率變化量，變化量信號經(jīng)過所述放大整形電路120和分頻選擇電路130處理后輸入單片機(jī)150，單片機(jī)150根據(jù)頻率變化和質(zhì)量之間的關(guān)系，將諧振頻率的變化量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量的變化量，最后由所述顯示裝置170顯示出來。單片機(jī)150在收到處理后的變化量信號后，會判斷頻率變化是否小于4MHz，如果是，則將諧振頻率的變化量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量的變化量，如果不是，由報(bào)警裝置160發(fā)出聲光報(bào)警。

實(shí)例：

為評價(jià)系統(tǒng)性能，對該測量系統(tǒng)進(jìn)行測試。將系統(tǒng)測量端空載(△m＝0)并和雙石英晶體振蕩電路的參考端處于相同狀況下，此時顯示裝置示值在一定范圍內(nèi)跳動，表明系統(tǒng)很靈敏。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，顯示裝置顯示測量的諧振頻率變化量△f＝0。對測量端分別加載不同微質(zhì)量(△m)的精面粉，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，分別記錄顯示裝置顯示測量的諧振頻率變化量△f，繪制“△m—△f”的實(shí)驗(yàn)曲線，得如圖4中虛線“--o--”所示，其中符號“o”表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)。該圖中實(shí)直線為“△m—△f”理論關(guān)系曲線。該圖結(jié)果表明，當(dāng)測量端加載的質(zhì)量越大，系統(tǒng)測量出的諧振差頻值則越大，實(shí)驗(yàn)曲線與理論直線的變化趨勢相一致，但兩者存在一定的偏差。相對于理論直線，該實(shí)驗(yàn)曲線的非線性誤差可通過下式計(jì)算，得Y_L＝5.5％。

式中△L_max是最大非線性絕對誤差；Y_FS是滿量程輸出。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種壓電諧振式微質(zhì)量測量系統(tǒng)，基于壓電晶片諧振頻率的質(zhì)量敏感原理，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了壓電諧振式微質(zhì)量測量系統(tǒng)，并對系統(tǒng)性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，當(dāng)測量端加載的質(zhì)量越大，系統(tǒng)測量出的諧振差頻值則越大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果吻合較好。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓電諧振頻率的變化與被測微質(zhì)量之間的變換，能夠?qū)崿F(xiàn)對微質(zhì)量進(jìn)行測量。

以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型實(shí)施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。