一種高精度可現(xiàn)場使用的智能壓力校驗儀研制

來源：西安華恒儀表制造有限公司 2022年09月29日 09:08

　　摘要：利用DDS數(shù)字發(fā)生器產(chǎn)生可調(diào)的基準頻率源，使差頻值在非常優(yōu)范圍內(nèi)，設計制作基于Arduino單片機作為核心控制源的便攜式石英晶體微天平校驗儀。氯化鈉質(zhì)量響應相關系數(shù)為0.9989；與不同粘度丙三醇的響應實驗表明，Δf與1/2呈線性關系，說明儀器響應性良好。銅的電沉積實驗結(jié)果1ngCu引起0.61Hz頻率的變化，為理論值的82.4%，表明本儀器還可與電化學工作站聯(lián)用。

　　0　引言

　　石英晶體微天平（quartzcrystalmicrobalance，QCM）作為一種高精度、高準確度的檢測儀器被廣泛應用于化學、生物醫(yī)學、食品、航空航天等領域。QCM傳感器利用壓電效應當石英晶體表面負載質(zhì)量發(fā)生改變時引起頻率的變化。小型化是儀器發(fā)展的一個方向，提出設計一個基于差頻方法的便攜式石英晶體校驗儀。差頻值過大或過小，均影響測量精度。本研究采用差頻電路獲取頻率變化值，以單片機控制信號發(fā)生器產(chǎn)生可調(diào)基準頻率源，保證差頻測量精度設計制作了便攜式智能壓力校驗儀，可用于電化學研究。

　　1　實驗部分

　　1.1　儀器與試劑

　　AD9851（美國AnalogDevices）、電化學工作站（上海辰華CHI660D）、氯化鈉、五水硫酸銅、硫酸、丙三醇（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）。

　　1.2　智能壓力校驗儀構(gòu)造及原理

　　儀器硬件部分包括LM2596電源調(diào)節(jié)器、ArduinoUNOR3、低通濾波器、信號放大器、差頻電路板。電源調(diào)節(jié)器主要是將儀器維持在12V電壓下工作，單片機控制AD9851輸出正弦波信號，經(jīng)過低通濾波與信號放大后輸出為參考頻率，參考頻率與測量頻率由差頻電路進行差頻，差頻值經(jīng)過脈沖整形后輸出繪制頻率變化曲線并由液晶顯示屏顯示，數(shù)據(jù)由SD卡同步記錄。

　　儀器控制面板為黑色，長15.2cm、寬9.7cm、高4.0cm。控制面板右側(cè)有紅白兩個按鈕，紅色按鍵為電源開關鍵，白色按鍵為開始鍵，內(nèi)置SD卡，可存儲數(shù)據(jù)。儀器左側(cè)引線用于連接電源適配器或5V移動電源，右側(cè)引線接自制檢測池。

　　1.3　實驗過程

　　以AD9851控制產(chǎn)生不同差頻探究非常佳差頻范圍。配置0.2g/L氯化鈉溶液與不同濃度丙三醇分別進行質(zhì)量響應與粘度響應實驗。配置0.1mol/LCuSO4與0.1mol/LH2SO4，以QCM的金電極作為工作電極，參比電極為Ag-AgCl電極，對電極為鉑電

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一種高精度可現(xiàn)場使用的智能壓力校驗儀研制

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