基于相位检测高分辨的QCM传感器低湿检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及传感器技术和湿度检测领域，尤其涉及基于相位检测高分辨的QCM传感器低湿检测方法及系统。优化的小型化结构特别适配高精度QCM应用，增强湿度检测的分辨率与系统整体稳定性；为确保相位检测的高精度，引入移相电路于信号源端，解决传统相位输出的二值性和非线性问题。采用的高精度DDS频率源及调理电路，保证驱动信号的幅值稳定，避免传感器振荡停顿现象，提升系统的工作稳定性与信号质量；采用基于相位电压反馈的自适应频率步进策略，实现了对石英晶体谐振频率的快速锁定及精细调整。在远离谐振点时采用大步长快速逼近，邻近谐振频率时切换至小步长模式，平衡检测速度与精度，极大提高了检测效率与实时响应能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器技术和湿度领域，尤其涉及基于相位检测高分辨的qcm传感器低湿检测方法及系统。

技术介绍

1、湿度传感器作为一类重要的传感器，在气象、农业、工业控制等领域有着十分广泛的应用。随着科技的不断发展，人们对高性能湿度传感器的需求不断增加，传统的毛发湿度传感器和干湿球湿度传感器早已无法满足业界的要求，因而出现了多种类型的电子式湿度传感器。上个世纪60年代，出现了一种石英晶体微天平（qcm）式湿度传感器。

2、石英晶体微天平（qcm）湿度传感器是由石英晶体谐振器与金属电极组成；沉积在金属电极上的水分子引起石英晶体谐振器表面质量增加，从而产生一个与吸附水分子量相关的频率偏移（）由于水分子吸附量与环境中待测湿度有关，通过谐振频率偏移量的测量，即可得到环境中湿度。

3、国内对石英晶体微天平（qcm）传感器信号采集电路的研究比较少，不过有几个课题组对石英晶体微天平（qcm）传感器信号采集方法有较为深入的研究，其中哈尔滨工业大学公开了qcm湿度传感器测量系统的研制，起振电路采用基于电压比较器的串联型振荡电路，选用d触发器搭建了差频电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于相位检测高分辨的QCM传感器低湿检测方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的基于相位检测高分辨的QCM传感器低湿检测方法，其特征在于：所述不同环境湿度情况的石英晶体的谐振频率包括Martin方程结合Sauerbrey质量效应和Kanazawa液体效应，计算频率偏移，Martin方程表示为，

3.如权利要求2所述的基于相位检测高分辨的QCM传感器低湿检测方法，其特征在于：所述设计信号处理鉴幅鉴相电路模块包括混频器和低通滤波器；

4.如权利要求3所述的基于相位检测高分辨的QCM传感器低湿检测方法，其特征在于：所述AD8302模块有两通道的输...

【技术特征摘要】

1.基于相位检测高分辨的qcm传感器低湿检测方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的基于相位检测高分辨的qcm传感器低湿检测方法，其特征在于：所述不同环境湿度情况的石英晶体的谐振频率包括martin方程结合sauerbrey质量效应和kanazawa液体效应，计算频率偏移，martin方程表示为，

3.如权利要求2所述的基于相位检测高分辨的qcm传感器低湿检测方法，其特征在于：所述设计信号处理鉴幅鉴相电路模块包括混频器和低通滤波器；

4.如权利要求3所述的基于相位检测高分辨的qcm传感器低湿检测方法，其特征在于：所述ad8302模块有两通道的输出，幅值通道提供两输入信号的幅值比的输出信号，鉴相通道鉴别两输入信号的相位差，传感器响应与源信号混合并通过低通滤波效果，产生与谐振器相移成正比的直流输出，输出相位电压和输出幅值电压测量的结合，获得传感器的完整特性。

5.如权利要求4所述的基于相位检测高分辨的qcm传感器低湿检测方法，其特征在于：所述移相电路包括在信号驱动电路模块中将测试信号偏移90°，在传感器电路的输入端包含由r、c构成的移相网络，r、c构成的移相网络以获得相移90°且幅值相同的两个信号，把两通道信号送至信号处理鉴幅鉴相电路模块处理，使两路信号相位差信号相互校准；

6.如权利要求5所述的基于相位检测高分辨的qcm传感器低湿检测方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋书波，张成胜，庞辰骅，潘宇，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：