技術(shù)特征：

1.一種橋式雙核QCM傳感器檢測系統(tǒng)，其特征在于，由信號驅(qū)動模塊、QCM輸入級模塊、信號處理模塊、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC模塊、FPGA模塊、串口通信模塊和上層PC機(jī)模塊組成；

信號驅(qū)動模塊，包括DDS信號發(fā)生器、低通濾波器和運(yùn)算放大器，用于生成驅(qū)動QCM諧振的余弦信號，經(jīng)過低通濾波器濾除高頻干擾并放大到合適的幅值后，輸入到QCM輸入級模塊以驅(qū)動QCM傳感器；

QCM輸入級模塊，包括雙核QCM傳感器和緩沖放大器，用于將QCM傳感器諧振時產(chǎn)生的電流信號經(jīng)緩沖放大后轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出；

信號處理模塊，用于從背景噪聲中提取QCM信號，并將QCM輸入級模塊輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成QCM串聯(lián)諧振頻率下的串行阻抗和導(dǎo)納信息；

高速模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC模塊，用于將包含QCM傳感器諧振時產(chǎn)生的串行阻抗和導(dǎo)納信息的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號；

FPGA模塊為底層核心控制模塊，用于控制DDS信號發(fā)生器產(chǎn)生余弦信號、雙核QCM傳感器的相位檢測、ADC轉(zhuǎn)換的信息采集以及與上層PC機(jī)的通信；

串口通信模塊用于FPGA模塊和上層PC機(jī)之間的通信；

上層PC機(jī)為上層控制模塊，用于DDS信號發(fā)生器的掃頻控制、實(shí)時數(shù)據(jù)處理和結(jié)果顯示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋式雙核QCM傳感器檢測系統(tǒng)，其特征在于，QCM輸入級模塊采用橋式電路結(jié)構(gòu)，雙核QCM傳感器分別為參考QCM和測量QCM，雙核QCM傳感器的輸入端接信號驅(qū)動模塊的輸出端，其輸出端口分別與第一電阻(R₁)和第二電阻(R₂)串聯(lián)接地構(gòu)成兩路分壓器，兩路分壓器的輸出端口分別接有第一緩沖放大器和第二緩沖放大器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋式雙核QCM檢測系統(tǒng)，其特征在于，信號處理模塊包括第一模擬乘法器、第二模擬乘法器、第一低通濾波器(LPF1)、第二低通濾波器(LPF2)、第一運(yùn)算放大器(AMP1)和第二運(yùn)算放大器(AMP2)；其中第一模擬乘法器、第一低通濾波器(LPF1)和第一運(yùn)算放大器(AMP1)依次相連組成一路自相關(guān)電路；第二模擬乘法器、第二低通濾波器(LPF2)和第二運(yùn)算放大器(AMP2)依次相連組成另一路自相關(guān)電路；通過自相關(guān)運(yùn)算，將QCM輸入級模塊輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成QCM的串行阻抗和導(dǎo)納信息。

4.一種基于權(quán)利要求1所述橋式雙核QCM傳感器檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，包括以下檢測步驟：

步驟1、通過FPGA模塊向DDS信號發(fā)生器中寫入頻率控制字，控制信號發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動QCM諧振的余弦信號，經(jīng)過低通濾波和信號放大后，輸入到QCM輸入級模塊，該輸入信號為U_i＝U_Icos(ωt)，U_I為輸入信號幅值，ω為角頻率；

步驟2、QCM輸入級模塊將QCM產(chǎn)生的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，輸出兩路電壓信號，其中參考QCM輸出的電壓信號為測量QCM產(chǎn)生的電壓信號為

步驟3、通過FPGA中設(shè)置的相位檢測模塊，檢測出參考QCM和測量QCM的相位和

步驟4、采用相關(guān)原理獲得參考QCM和測量QCM兩路信號的電壓幅值U_A和U_B；

步驟5、將此時的諧振頻率值和所獲得的直流電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC采集后發(fā)送給FPGA模塊，得到該諧振頻率值下參考QCM和測量QCM的阻抗幅頻、相頻和電導(dǎo)值；

步驟6、更改驅(qū)動信號頻率，重復(fù)步驟1～5，使掃頻范圍為f₀±Δf，f₀為串聯(lián)諧振頻率，Δf的取值應(yīng)使掃頻范圍包括QCM的諧振頻率范圍，構(gòu)建不同頻率值下參考QCM和測量QCM的阻抗幅頻特性曲線、相頻特性曲線和電導(dǎo)特性曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙核QCM傳感器檢測方法，其特征在于，參考QCM和測量QCM兩路信號的電壓幅值U_A和U_B是通過自相關(guān)原理獲得：

U_fA和U_fB分別為兩路自相關(guān)電路輸出的直流電壓值，K_A和K_B分別為第一運(yùn)算放大器(AMP1)和第二運(yùn)算放大器(AMP2)的放大倍數(shù)，T為余弦驅(qū)動信號周期。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙核QCM傳感器檢測方法，其特征在于，所述電導(dǎo)特性曲線根據(jù)阻抗幅頻特性曲線計(jì)算得到，它們之間的關(guān)系滿足：若阻抗Z＝R+jX，導(dǎo)納Y＝G+jB，則電導(dǎo)

。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙核QCM傳感器檢測方法，其特征在于，步驟5中根據(jù)基爾霍夫定律計(jì)算雙核QCM的串行阻抗，并由阻抗與導(dǎo)納的關(guān)系計(jì)算電導(dǎo)值：

式中，Z_A和Z_B分別為參考QCM和測量QCM的阻抗，G_A和G_B分別為參考QCM和測量QCM的電導(dǎo)。