[實用新型]基于石英晶體微天平的液體密度和粘度的測量裝置

有效

• 申請號: 201721310676.6
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN207472707U
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 蔣海峰;黃萌;王寶華;邱建宏
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00;G01N9/00;G01N11/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.基于石英晶體微天平的液體密度和粘度的測量裝置，其特征在于，包括正弦驅動單元、QCM傳感單元、同步檢測單元、模數轉換器、數字信號處理器和計算機，其中：

正弦驅動單元用于產生正弦掃頻信號，并輸送到同步檢測單元和QCM傳感單元；

QCM傳感單元通過正弦驅動單元輸出的正弦掃頻信號驅動，用于感測液體，將液體的密度和粘度信息轉換成交流電壓信號，并輸送到同步檢測單元；

同步檢測單元用于對正弦驅動單元和QCM傳感單元的輸出信號進行處理，將QCM傳感單元輸出的交流電壓信號轉換為對應于QCM電導變化的直流電壓信號，并輸送到模數轉換器；

模數轉換器對同步檢測單元輸出的直流電壓信號進行模數轉換，并將數字信號輸送到數字信號處理器；

數字信號處理器用于產生正弦驅動單元所需的頻率控制字和模數轉換器所需的采集時序，提取數字信號的電導峰值和該峰值下的串聯諧振頻率，并輸送到計算機；

計算機用于對數字信號處理器輸出的電導峰值和該峰值下的串聯諧振頻率進行計算，得到液體的密度和粘度。

2.根據權利要求1所述的基于石英晶體微天平的液體密度和粘度的測量裝置，其特征在于，所述QCM傳感單元包括電阻R、緩沖放大器Buf、QCM傳感器和可調電感L₀，電阻R的一端連接正弦驅動單元，電阻R的另一端連接緩沖放大器Buf的正向輸入端，緩沖放大器Buf的反相輸入端連接緩沖放大器Buf的輸出端，緩沖放大器Buf的輸出端連接同步檢測單元，QCM傳感器和可調電感L₀并聯后一端連接緩沖放大器Buf的正向輸入端，另一端接地。

3.根據權利要求2所述的基于石英晶體微天平的液體密度和粘度的測量裝置，其特征在于，所述QCM傳感器包括石英晶體和設置在石英晶體上下表面的電極，所述上表面電極上均勻分布若干直線槽，直線槽的方向與石英晶體的剪切位移方向垂直，直線槽的脊高度范圍為h＝(0.8～1.2)μm，脊寬度為a＝(4.0～5.0)μm，相鄰直線槽之間的距離為b＝(4.0～5.0)μm。

4.根據權利要求1所述的基于石英晶體微天平的液體密度和粘度的測量裝置，其特征在于，所述正弦驅動單元包括數字頻率合成器和第一低通濾波器，第一低通濾波器是七階橢圓型低通濾波器，截止頻率為阻帶頻率為2f_s，其中f_s為QCM傳感器的串聯諧振頻率。

5.根據權利要求1所述的基于石英晶體微天平的液體密度和粘度的測量裝置，其特征在于，所述同步檢測單元包括乘法器和第二低通濾波器，第二低通濾波器是二階薩倫凱低通濾波器，截止頻率為10KHz。