本发明专利技术公开了一种基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于：它包括至少一个QCM频率检测模块，每个QCM频率检测模块将检测到的频率信号通过RS485总线传给上位机。本发明专利技术通过石英晶体微天平阵列测量室内有害气体的种类和浓度，解决了单一气敏传感器不具备自动识别气体种类和数量的问题。同时，采用RS485通信且采用更加集成化的芯片，体积小，便于携带。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种有害气体测量装置，具体地说是涉及一种多通道石英晶体微天平 (QCM)测量系统。
技术介绍
近年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，大量新型建筑和装饰材料、 日用化学品进入住宅和公共建筑物，加之现代建筑物的密闭化，造成室内空气污染问题日 益突出，引起眼及鼻腔粘膜刺激、过敏性皮炎、哮喘、癌症、白血病等疾病，危害人体健康，日 益受到社会各界关注。因此，研究检测室内空气质量的测量系统，为人们提供一个健康、安 全的生活环境，有重要意义。 然而，单个的气敏传感器功能十分有限，目前还没有发现只对某种气体单一敏感 的传感器材料。单个传感器对不同气体敏感响应可能会有变化，但它不具备自动识别气体 种类和数量的能力，所以可以通过采用多个传感器构成阵列来解决上述问题，同时输入更 多的信号进行判断识别。 目前，气敏传感器按照工作原理可以将其分为：金属氧化物半导体传感器，导电 性气敏传感器，压电类气敏传感器和光纤类气敏传感器。基于质量效应的石英晶体微天平 (QCM)气体传感器，以其自身灵敏度高和选择性好等等优点在许多微量气体检测中得到了 广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种体积小、方便携带的基于多通道石英晶体微天平阵列的 测量系统。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案： 一种基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，它包括至少一个QCM频率检测模 块，每个QCM频率检测模块将检测到的频率信号通过RS485总线传给上位机。 所述的QCM频率检测模块包括至少一个QCM气敏传感器阵列，每个QCM气敏传感 器阵列连接石英晶体起振电路，石英晶体起振电路连接测频模块；其中，QCM气敏传感器阵 列中的气敏传感器为彼此之间对不同气体敏感的气敏传感器。 所述的QCM气敏传感器阵列为32阵列。 所述测量模块还连接有32位嵌入式处理器ARM Cortex M3。 所述测量模块是STM32R)30F4P6芯片。 所述的石英晶体起振电路包括由两个反相器串联构成的放大电路；放大电路的输 出端通过谐振电路连接放大电路的输入端，由此构成反馈振荡电路。 所述的谐振电路由晶体以及分别与晶体并联设置的两个电容构成，且两个电容接 地。 采用上述技术方案的本专利技术，通过石英晶体微天平阵列测量室内有害气体的种类 和浓度，解决了单一气敏传感器不具备自动识别气体种类和数量的问题。同时，通过RS485 总线传输测量数据到上位机，并将数据在上位机处理、存储、显示、控制，解决了需要人现场 长时间测量的问题，保证了人身安全。本专利技术只用到了一块ARM芯片和一个反相器芯片，和 其他嵌入式系统相比，降低了成本，提高了传输速度，有助于实时处理。同时，采用RS485通 信且采用更加集成化的芯片，体积小，便于携带。【附图说明】 图1为本专利技术的原理框图。 图2是本专利技术QCM气敏传感器阵列中的QCM振荡电路原理图。 图3是本专利技术的硬件系统图。【具体实施方式】 如图1所示，一种多通道石英晶体微天平阵列，它包括QCM气敏传感器阵列，阵列 中的每一个气敏传感器连接各自的QCM振荡电路。 QCM气敏传感器采用32阵列，阵列中的气敏传感器为彼此之间对不同气体敏感的 气敏传感器，其中对不同气体敏感的气敏传感器为现有技术。32个石英晶体微天平QCM阵 列，将采集到的气体浓度信息转化为频率信息，其中利用了德国科学家Sauerbrey推导出 的石英晶体的谐振频率和晶体电极表面质量负载变化之间的关系式：【主权项】1. 一种基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于：它包括至少一个 QCM频率检测模块，每个QCM频率检测模块将检测到的频率信号通过RS485总线传给上位 机。2. 根据权利要求1所述的基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于： 所述的QCM频率检测模块包括至少一个QCM气敏传感器阵列，每个QCM气敏传感器阵列连 接石英晶体起振电路，石英晶体起振电路连接测频模块；其中，QCM气敏传感器阵列中的气 敏传感器为彼此之间对不同气体敏感的气敏传感器。3. 根据权利要求2所述的基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于： 所述的QCM气敏传感器阵列为32阵列。4. 根据权利要求2所述的基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于： 所述测量模块还连接有32位嵌入式处理器ARMCortexM3。5. 根据权利要求4所述的基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于： 所述测量模块是STM32R)30F4P6芯片。6. 根据权利要求2所述的基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于： 所述的石英晶体起振电路包括由两个反相器串联构成的放大电路；放大电路的输出端通过 谐振电路连接放大电路的输入端，由此构成反馈振荡电路。7. 根据权利要求6所述的基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于： 所述的谐振电路由晶体以及分别与晶体并联设置的两个电容构成，且两个电容接地。【专利摘要】本专利技术公开了一种基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于：它包括至少一个QCM频率检测模块，每个QCM频率检测模块将检测到的频率信号通过RS485总线传给上位机。本专利技术通过石英晶体微天平阵列测量室内有害气体的种类和浓度，解决了单一气敏传感器不具备自动识别气体种类和数量的问题。同时，采用RS485通信且采用更加集成化的芯片，体积小，便于携带。【IPC分类】G01N5-00【公开号】CN104729945【申请号】CN201310715208【专利技术人】李磊, 时朝辉, 刘亚伟, 翟艳利, 柴小卫, 张飞飞, 解莹莹, 张明林 【申请人】河南天钧实业有限公司【公开日】2015年6月24日【申请日】2013年12月23日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多通道石英晶体微天平阵列的测量系统，其特征在于：它包括至少一个QCM频率检测模块，每个QCM频率检测模块将检测到的频率信号通过RS485总线传给上位机。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，时朝辉，刘亚伟，翟艳利，柴小卫，张飞飞，解莹莹，张明林，
申请(专利权)人：河南天钧实业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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