[发明专利]一种定频压电微质量传感器的测量电路与装置

说明书

本发明提供一种定频压电微质量传感器的测量电路与装置，包括：定频阻抗分析模块、ARM微处理器模块、数据存储模块、蓝牙通讯模块、显示模块、按键模块和电源模块。定频阻抗分析模块与外部压电微质量传感器连接，通过定频方式检测传感器的阻抗幅值变化，并将压电微质量传感器的数据传输给ARM微处理器模块；ARM微处理器模块将采集到的阻抗幅值变化计算为微质量检测数值，并与数据存储模块、蓝牙通讯模块、显示模块以及按键模块连接，实现数据的存储和人机的交互；电源模块为其它模块提供稳定的电能。本发明作为针对压电微质量传感器专用设备，结构简单、体积小、重量轻、价格便宜，可与压电微质量传感器紧密集成。

技术领域

本发明涉及微纳质量检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种定频压电微质量传感器的测量电路与装置。

背景技术

压电式微质量传感器是一种集激励、传感于一体的新型传感器，已广泛应用于空气粉尘、微生物病菌的检测与识别等领域。压电微质量传感器的工作原理是将探测区吸附的微小质量变化转化为阻抗或相位角谐振频率或幅值变化，进而推导出微质量变化。

阻抗或相位角的变化可使用阻抗分析仪进行检测。但是作为通用设备，阻抗分析仪只能体现出阻抗或相位角的频率或幅值差值，而不能体现出具体的质量变化情况，不便于微质量检测的使用。阻抗分析仪虽然具有响应快、测量频率范围广的优点，但是对于特定的压电式微质量传感器，其阻抗或相位角谐振频率谐振点相对稳定，可以使用定频检测取代大范围的扫频检测，进而缩短检测周期。此外，阻抗分析仪还具有价格昂贵、庞大笨重的缺点，不能和压电式微质量传感器很好的集成。因此，阻抗分析仪不适合作为压电式微质量传感器的专用测量装置。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种定频压电微质量传感器的测量电路与装置。本发明主要利用一种定频压电微质量传感器的测量电路与装置，其特征在于，包括：定频阻抗分析模块1、ARM微处理器模块2、数据存储模块3、蓝牙通讯模块4、显示模块5、按键模块6和电源模块7；

其中，所述定频阻抗分析模块1与外部压电微质量传感器连接，通过定频方式检测传感器的阻抗幅值变化，并将所述压电微质量传感器的数据传输给所述ARM微处理器模块2；所述ARM微处理器模块2将采集到的所述阻抗幅值变化计算为微质量检测数值，并与所述数据存储模块3、所述蓝牙通讯模块4、所述显示模块5以及所述按键模块6连接，实现数据的存储和人机的交互；所述电源模块7为其它所述模块提供稳定的电能。

进一步地，所述定频阻抗分析模块1基于AD59XX芯片，通过外部压电微质量传感器定频阻抗幅值的变化来检测加载的质量。

更进一步地，所述ARM微处理器模块2采用STM32芯片。

进一步地，所述显示模块5和按键模块6用于对微质量检测数值、阻抗值、配置参数和校准参数的显示和调节。

进一步地，所述蓝牙通讯模块4连接至PC机和移动端设备，通过上位机软件可在PC和移动端上实时显示和存储微质量检测数值。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明设计的测量电路与装置针对压电微质量传感器的检测易用性进行优化。相对于阻抗分析仪单独的阻抗值输出，本设计将大量而复杂的换算过程集成在设备ARM微处理器模块，最终可直接输出微质量检测数值，更加简单易用。

2、本发明设计的测量电路与装置针对压电微质量传感器的谐振频率和阻抗特征进行优化。在检测过程中，取代扫频而使用固定频进行检测，可大幅度的优化检测流程并节省检测时间。

3、本发明设计的测量电路与装置作为针对压电微质量传感器专用设备。具有结构简单、体积小、重量轻、价格便宜等优点，可与压电微质量传感器紧密集成。

4、本发明设计的测量电路与装置可与PC或移动端连接，具有在线监测的优点。