[发明专利]一种石英晶体微天平双参数检测装置及方法

权利要求书

1.一种石英晶体微天平双参数检测装置，其特征在于，包括：

驱动信号单元，用于产生峰峰值固定的余弦信号；

串联电路单元，包括被测石英晶体微天平和与其串联的电阻，用于在驱动信号单元的驱动下将石英晶体微天平的导纳信息转化为电压信号输出；

信号处理单元，用于提取串联电路单元产生的信号的幅值和相位差信息；

信号切换单元，用于将信号处理单元产生的信号切换；

A/D转换单元，用于将信号切换单元输出的模拟信号转换成数字信号；

控制单元，用于底层电路的控制以及数据信号的转发；及

绘制单元，具有处理功能，用于实现扫频设定和曲线绘制。

2.根据权利要求1所述的石英晶体微天平双参数检测装置，其特征在于，所述驱动信号单元包括：

频率合成器，用于产生余弦信号；

自动增益控制器，用于恒定余弦信号峰峰值；

放大器，用于放大余弦信号；

低通滤波器，用于滤除余弦信号中的噪声信号。

3.根据权利要求1所述的石英晶体微天平双参数检测装置，其特征在于，所述信号处理单元包括三路乘法器和低通滤波器串联的信号获取电路，

第一路信号获取电路与石英晶体微天平一端连接，用于实现一路余弦信号自相关处理并获得直流电压值；

第二路信号获取电路与石英晶体微天平另一端连接，用于实现另一路余弦信号自相关处理并获得直流电压值；

第三路信号获取电路与石英晶体微天平两端连接，用于实现两路余弦信号互相关处理并获得相位差信息。

4.采用上述任意一项权利要求所述装置的石英晶体微天平双参数检测方法，其特征在于，对空载和负载状态下的石英晶体微天平产生的两路余弦信号进行以下处理：

确定一频率，采用自相关和互相关处理，获得两路余弦信号各自的幅值及两者的相位差，根据两路余弦信号的幅值及相位差获得该频率下的电导值，

更改频率，获取不同频率下的电导值，

构建电导值和频率之间的关系，及

获取谐振频率变化，及空载或负载状态下耗散因子。

5.根据权利要求4所述的石英晶体微天平双参数检测方法，其特征在于，

所述谐振频率变化为空载和负载状态下电导峰值之间频率差；

所述空载状态下耗散因子为空载状态下半边半功率带宽两倍与谐振频率的比值；

所述负载状态下耗散因子为负载状态下半边半功率带宽两倍与谐振频率的比值。

6.根据权利要求5所述的石英晶体微天平双参数检测方法，其特征在于，所述半边半功率带宽其中为电导值为最大电导值G_max的时所对应的频率，f为谐振频率。

7.根据权利要求4所述的石英晶体微天平双参数检测方法，其特征在于，所述两路余弦信号自相关处理后得到的各自直流电压值为

u11=12u12]]>

u22=12u22]]>

其中，u₁、u₂为余弦信号幅值；

所述两路余弦信号互相关处理后得到的相位差

其中，u₁₂为互相关输出的直流信号。

8.根据权利要求7所述的石英晶体微天平双参数检测方法，其特征在于，电导值G=1AR(u12u22-1),]]>其中，R为与石英晶体微天平串联的电阻阻值。