[发明专利]一种电磁激励的无线QCM-D传感器检测系统

摘要

本发明公开了一种电磁激励的无线QCM‑D传感器检测系统，系统包括信号驱动发生器、阻抗调节网络、激励线圈、石英晶振片、接收线圈和信号处理单元。系统采用瞬态响应法进行检测，驱动信号由信号发生器产生，通过阻抗调节网络发送到平面螺旋结构的激励线圈，激励产生交变电磁场。线圈在无接触的条件下，使无电极的石英晶片起振，接收线圈获取相应的振动信号并转换为线圈中的电信号，进而传送给信号处理单元获取特征参数，包括频率响应和耗散因子，从而实现QCM的无线激励与检测。本方案适用于传感器检测领域。

主权项

1.一种电磁激励的无线QCM‑D传感器检测系统，其特征在于，包括：驱动信号发生器：产生驱动信号并将驱动信号通过阻抗调节网络发送给激励线圈；阻抗调节网络：调节激励线圈的阻抗；激励线圈：在驱动信号的作用下形成交替变化的磁场，触发产生交变电场，进而驱动石英晶振片产生机械振动；石英晶振片：在交变电磁场驱动下振动变形；接收线圈：接收石英晶振片产生的交变电磁场产生电信号，并将电信号发送到信号处理单元；信号处理单元：依据电信号得到被测对象的特征参数，特征参数包括频率响应和耗散因子；激励线圈和石英晶振片不直接接触，接收线圈和石英晶振片不直接接触；所述激励线圈和接收线圈为相同结构的平面螺旋结构线圈，最内部线圈直径为8mm‑12mm，最外部线圈直径为16mm‑24mm，平面螺旋结构线圈匝数为10‑14；平面螺旋结构线圈电容值为6.074nF，导纳为1.144mS；所述石英晶振片是无电极的AT切型的石英裸片，石英晶振片的上表面通过滴涂法涂覆有敏感膜，石英晶振片的基频为6.0MHz，直径为8.5mm‑8.8mm，膜片厚度为0.3mm；所述传感器检测系统采用瞬态响应法，首先在石英晶振的谐振频率点附近施加激励信号，使石英晶振工作在谐振频率上，当突然撤去激励信号时，石英晶振便会工作在欠阻尼状态下，通过对石英晶振衰减信号的分析可以得到晶振的谐振频率和耗散因子，获取更多的检测过程信息。