随着物联网技术的高速发展,各种嵌入式设备层出不穷,用作时钟源的晶振更是得到了大量的应用,其中低频音叉晶振用于提供实时时钟,每年用量高达数百亿颗。晶振的电参数测量是晶振生产中的关键步骤,由于低频晶振谐振阻抗高的问题,测试难度比高频晶振更大,国内没有能满足低频晶振生产中高精度在线校准需求的测量设备。本文针对这一问题,结合国内某晶振生产公司的产线需求,设计一种适用于高阻抗特性的晶振测量系统,实现低频晶振的高精度测量。本文综合分析了晶振的等效结构、振荡原理和国际测量标准,确定晶振测量技术中的关键指标,提出了一种基于二端口网络S参数频率-相位传输法的测量方案。针对低频晶振阻抗高,在标准阻抗系统中插入损耗大的问题,优化设计了一种衰减低至-30d B的低频晶振匹配网络以降低信号损耗,同时搭建了可配置的信号增益系统以减小晶振的激励功率依赖性。针对系统响应时间和测量精确度的指标需求,设计了一种带直接数字频率合成内核的高精度扫频信号源,通过折中均衡频率转换时间和扫频信号分辨率实现整体测量速度的提升;同时引入对数解调和降幂滤波鉴相原理构建增益-相位检波器替代传统电位计检波结构,有效提高数据采集端的分辨精度。最后,本文利用Altium Designer进行系统的硬件电路设计,搭建基于MFC的上位机软件平台,完成系统的整体实现并测量了一批晶振样品与其标准参数进行对比。实验结果表明:本系统的谐振频率测量精度高达±1ppm,谐振电阻、等效电感、动态电容的误差小于5%,DLD2参数偏差低于20%,品质因数精度达到5%,平均单次测量时间不到1s。综上所述,本低频晶振测量系统能够满足现有晶振生产中各参数的测量指标需求,实现低功耗、高速、高精度的低频晶振测量工作。