基于ARM的嵌入式QCM检测仪器的研究

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石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)传感器可检测电极表面纳克级的质量变化和反应膜的粘弹性、溶液密度、粘度、电导率、介电常数等参数的改变。其具有高特异性、高灵敏度、响应快等特点,可广泛应用于化学、物理、生物、医学和表面科学等领域中,可以用于气体、液体的成分分析以及微质量元素的测量等。本课题以石英晶体微天平传感器技术为基础,采用ARM嵌入式技术、现代电子技术和与压电石英传感器技术相融合,开发出了具有灵敏度高、可选择性好、操作简便、可实时检测输出检测结果的压电石英传感器信号采集处理系统。通过测量每个通道检测池输出频率、电压、温度等的变化,来对微量元素成份或质量、浓度、粘度等进行分析、测量,并可实时输出扫描电压到检测池,实时采集检测池数据,便可进行化学、生物等精密实验之用。基于ARM的嵌入式QCM检测仪器主要由前端传感器检测电路、数据采集系统和数据处理系统等组成。根据前端QCM传感器振荡电路输出的信号,数据采集系统进行实时采集、控制、处理、传输。根据用户需要,可将采集数据处理后发送到LCD液晶屏实时的进行数据显示、动态曲线显示、通道之间曲线切换、采集数据实时打印、存储等功能,并可经由32位独立按键的键盘进行各种控制操作等;或将采集数据,由基于ARM7内核的处理器LPC2220处理后上传到PC机进行数据、曲线的显示、描绘、切换等。
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