[发明专利]石英晶体微量天平测控装置及测量方法

说明书

本发明提供了一种石英晶体微量天平测控装置及测量方法，包括：石英晶体微量天平控制器和探头传感器；所述石英晶体微量天平控制器包括控制器机箱，控制器机箱内设有预设通道频率测量模块、温度控制模块、固态继电器、开关电源、通信转换模块和触摸屏；所述温度控制模块与所述通信转换模块连接；所述触摸屏、所述频率测量模块以及所述通信转换模块相互连接；所述温度控制模块与所述固态继电器连接；所述开关电源为控制器机箱内各模块供电；所述探头传感器位于测试环境中，且与所述石英晶体微量天平控制器连接。

技术领域

本发明涉及分子污染检测测试技术领域，具体地，涉及石英晶体微量天平测控装置及测量方法。

背景技术

石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalances，QCM)是一种非常灵敏的质量检测仪器，用于真空试验过程中检测环境分子量变化。石英晶体微天平传感器利用了石英晶体的压电效应，将石英晶体电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路的输出频率信号，并根据Sauerbrey方程计算污染物沉积质量。由于晶振输出频率信号随温度变化而变化。而真空环境试验为低温冷背景，传感器需在低温环境下进行温度控制，以稳定传感器表面温度，保证输出频率信号的稳定和污染物的有效吸附。则传感器频率信号的准确测量与分析以及传感器内部温度的稳定控制对于石英晶体微量天平的准确性具有重要意义。

专利文献CN1289900C(申请号：CN98802335.0)公开了一种石英晶体微量天平传感器，包括传感器装置，所述传感器装置具有晶体基片，在所述晶体基片的前面和背面上相对地放置一对电极，所述QCM传感器根据在所述电极对的其中一个的表面浸没在试料气体或试料溶液中时，主谐振频率的变化或阻抗变化来检测和定量分析试料的成分，所述传感器装置被设置成多通道构造，以便所述电极对彼此相邻地分别地设置在所述晶体基片的前面和背面上，并且每个电极被设置成用以固定对于将被检测且定量分析的试料的每种成分而不同的接收器，其中所述传感器装置的晶体基片在每个所述电极和其在同一表面的相邻电极之间设置一个分离沟，所述分离沟用以降低所述电极和其相邻电极间的振动能耦合。

专利文献CN101769841A(申请号：200810188073.2)公开了一种石英晶体微量天平集成控制器装置，包括石英晶体微量天平集成控制器外壳和封装在所述外壳内的石英晶体微量天平集成控制器电性组件，石英晶体微量天平集成控制器电性组件包括连接电路板、功率板、频率采集器、温度控制器、通讯模块、嵌入机模块、电源模块。该专利不能独立运行，需要连接上位机才能工作。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种石英晶体微量天平测控装置及测量方法。

根据本发明提供的一种石英晶体微量天平测控装置，包括：石英晶体微量天平控制器和探头传感器；

所述石英晶体微量天平控制器包括控制器机箱，控制器机箱内设有预设通道频率测量模块、温度控制模块、固态继电器、开关电源、通信转换模块和触摸屏；

所述温度控制模块与所述通信转换模块连接；所述触摸屏、所述频率测量模块以及所述通信转换模块相互连接；所述温度控制模块与所述固态继电器连接；

所述开关电源为控制器机箱内各模块供电；

所述探头传感器位于测试环境中，且与所述石英晶体微量天平控制器连接。

优选地，

所述频率测量模块采集探头传感器的输出频率；

所述温度控制模块采集探头传感器反馈的温度，并根据设定温度值进行PID温度调节，控制固态继电器通断，实现探头传感器温度监控；

所述通信转换模块将温度控制模块的非标协议转换为标准MODBUS通信协议；

所述触摸屏通过RS485总线与频率测量模块和温度控制模块进行标准MODBUS主从通信，显示采集到的频率和温度值。