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    摘要目前，石英晶体微天平(QCM)是一种新型的高精度的质量传感器，利用了压电效应将石英晶振电极表面质量变化转化为电路输出电信号的频率变化。石英晶体微天平传感器具有非常良好的应用前景，被广泛的应用在生物、化学、医学以及航空航天等领域。30748
    本文首先介绍了QCM的技术背景和国内外研究现状，探讨了QCM的工作原理，分析了QCM的等效电路模型，推导了谐振频率的计算公式。其次对芯片进行选型，基于反相比例放大电路和滤波电路搭建信号采集电路。最后通过信号频率的改变，获得相应的输出电压，绘制出幅频和相频频率特性曲线，结果表明设计的QCM检测电路是正确有效的。
    关键词  石英晶体微天平  压电效应  信号采集电路   特性曲线
    毕业论文设计说明书外文摘要
    Title  Design and simulation of Quartz Crystal   Microscales measuring circuit                          
    Abstract
    Currently, the quartz crystal microbalance (QCM) is a new high-precision mass sensor,usesing the piezoelectric effect of quartz crystal electrode surface quality change into an electrical output signal frequency change in the circuit. Quartz crystal micro scale has a very good application prospect and is widely used in the fields of biology, chemistry, medicine and aerospace.
    In first,this paper introduces the technical background of QCM and the research status at home and abroad, discusses the working principle of QCM, analyzes the equivalent circuit model of QCM, and deduces the formula of resonance frequency. Secondly, the chip is selected, and the signal acquisition circuit is built based on the proportion of inverter and the filter circuit. Finally, the output voltage is obtained by the change of signal frequency, and the characteristic curves of amplitude and phase frequency are drawn. The results show that the QCM detection circuit is correct and effective.
    Keywords: quartz crystal microbalance   piezoelectric effect 
              signal acquisition circuit   characteristic curve
      目   录
    1 绪论  1
      1.1 技术背景 … 1
    1.2 研究现状 … 2
    1.3 课题研究意义和内容 … 4
    2 石英晶体微天平 … 6
    2.1 石英晶体微天平原理   6
    2.2 石英晶体微天平特性  6
    2.3 QCM等效电路 …8
    2.4 QCM谐振频率  9
    2.5 分析  14
    3 QCM电路设计  15
    3.1 QCM信号采集电路 … 15
    3.2 滤波电路  20
    4 仿真分析  22
    结论  26
    致谢  27
    参考文献 28
    第一章 绪论
        随着自然领域研究的发展，如何测定好物质的质量是一个重要的问题，测量带来误差很容易引起很多麻烦，所以对质量测量精度的要求一直在不断的提高。石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance，简称为QCM)是物理，化学和生物的新型的通用类型传感器，是已知划算的,高分辨率的,大规模的传感设备。作为一个在线传感器，它的一个工作原理是基于其在沉积在其表面的质量变化的振荡频率变化的比例。石英晶体微天平具有高精度、高灵敏的优点，其测量精度可达纳克级(10-9g)，灵敏度可达到微克级的100倍，理论上可以测到的质量变化相当高。
    QCM又称为厚度切变模式声波传感器，发展于60年代，并首先在真空和气相测定研究中取得巨大成功。到八十年代,QCM成功地应用到液相研究中。目前，随着研究的不断深入，QCM己经被广泛应用于液相、固相、气相中进行各种物质成分的研究和分析，其研究范围涉及生物、医学、化学、环境监测和航天航空等众多领域，用以进行气体、液体的成分分析以及微质量的测量、薄膜厚度的检测等。
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