[实用新型]基于石英晶体微天平的液体密度和粘度的测量装置

权利要求书

1.基于石英晶体微天平的液体密度和粘度的测量装置，其特征在于，包括正弦驱动单元、QCM传感单元、同步检测单元、模数转换器、数字信号处理器和计算机，其中：

正弦驱动单元用于产生正弦扫频信号，并输送到同步检测单元和QCM传感单元；

QCM传感单元通过正弦驱动单元输出的正弦扫频信号驱动，用于感测液体，将液体的密度和粘度信息转换成交流电压信号，并输送到同步检测单元；

同步检测单元用于对正弦驱动单元和QCM传感单元的输出信号进行处理，将QCM传感单元输出的交流电压信号转换为对应于QCM电导变化的直流电压信号，并输送到模数转换器；

模数转换器对同步检测单元输出的直流电压信号进行模数转换，并将数字信号输送到数字信号处理器；

数字信号处理器用于产生正弦驱动单元所需的频率控制字和模数转换器所需的采集时序，提取数字信号的电导峰值和该峰值下的串联谐振频率，并输送到计算机；

计算机用于对数字信号处理器输出的电导峰值和该峰值下的串联谐振频率进行计算，得到液体的密度和粘度。

2.根据权利要求1所述的基于石英晶体微天平的液体密度和粘度的测量装置，其特征在于，所述QCM传感单元包括电阻R、缓冲放大器Buf、QCM传感器和可调电感L₀，电阻R的一端连接正弦驱动单元，电阻R的另一端连接缓冲放大器Buf的正向输入端，缓冲放大器Buf的反相输入端连接缓冲放大器Buf的输出端，缓冲放大器Buf的输出端连接同步检测单元，QCM传感器和可调电感L₀并联后一端连接缓冲放大器Buf的正向输入端，另一端接地。

3.根据权利要求2所述的基于石英晶体微天平的液体密度和粘度的测量装置，其特征在于，所述QCM传感器包括石英晶体和设置在石英晶体上下表面的电极，所述上表面电极上均匀分布若干直线槽，直线槽的方向与石英晶体的剪切位移方向垂直，直线槽的脊高度范围为h＝(0.8～1.2)μm，脊宽度为a＝(4.0～5.0)μm，相邻直线槽之间的距离为b＝(4.0～5.0)μm。

4.根据权利要求1所述的基于石英晶体微天平的液体密度和粘度的测量装置，其特征在于，所述正弦驱动单元包括数字频率合成器和第一低通滤波器，第一低通滤波器是七阶椭圆型低通滤波器，截止频率为阻带频率为2f_s，其中f_s为QCM传感器的串联谐振频率。

5.根据权利要求1所述的基于石英晶体微天平的液体密度和粘度的测量装置，其特征在于，所述同步检测单元包括乘法器和第二低通滤波器，第二低通滤波器是二阶萨伦凯低通滤波器，截止频率为10KHz。