摘要：利用DDS數(shù)字發(fā)生器產(chǎn)生可調(diào)的基準(zhǔn)頻率源，使差頻值在#優(yōu)范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)制作基于Arduino單片機(jī)作為核心控制源的便攜式石英晶體微天平校驗(yàn)儀。氯化鈉質(zhì)量響應(yīng)相關(guān)系數(shù)為0.9989；與不同粘度丙三醇的響應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，Δf與1/2呈線性關(guān)系，說明儀器響應(yīng)性良好。銅的電沉積實(shí)驗(yàn)結(jié)果1ng Cu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(xué)工作站聯(lián)用。

 

0　引言

石英晶體微天平（quartz crystal microbalance，QCM）作為一種高精度、高準(zhǔn)確度的檢測(cè)儀器被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、食品、航空航天等領(lǐng)域。QCM傳感器利用壓電效應(yīng)當(dāng)石英晶體表面負(fù)載質(zhì)量發(fā)生改變時(shí)引起頻率的變化。小型化是儀器發(fā)展的一個(gè)方向，提出設(shè)計(jì)一個(gè)基于差頻方法的便攜式石英晶體校驗(yàn)儀。差頻值過大或過小，均影響測(cè)量精度。本研究采用差頻電路獲取頻率變化值，以單片機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生可調(diào)基準(zhǔn)頻率源，保證差頻測(cè)量精度設(shè)計(jì)制作了便攜式智能壓力校驗(yàn)儀，可用于電化學(xué)研究。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　儀器與試劑

AD9851（美國(guó)Analog Devices）、電化學(xué)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(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

 

1.2　智能壓力校驗(yàn)儀構(gòu)造及原理

儀 器 硬 件 部 分 包 括 L M 2 5 9 6 電 源 調(diào) 節(jié) 器 、Arduino UNO R3、低通濾波器、信號(hào)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(jī)控制AD9851輸出正弦波信號(hào)，經(jīng)過低通濾波與信號(hào)放大后輸出為參考頻率，參考頻率與測(cè)量頻率由差頻電路進(jìn)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(zhǎng)15.2cm、寬9.7cm、高4.0cm。控制面板右側(cè)有紅白兩個(gè)按鈕，紅色按鍵為電源開關(guān)鍵，白色按鍵為開始鍵，內(nèi)置SD卡，可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。儀器左側(cè)引線用于連接電源適配器或5V移動(dòng)電源，右側(cè)引線接自制檢測(cè)池。

 

1.3　實(shí)驗(yàn)過程

以AD9851控制產(chǎn)生不同差頻探究#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(jìn)行質(zhì)量響應(yīng)與粘度響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。配置0.1mol/L CuSO4與0.1mol/L H2SO4，以QCM的金電極作為工作電極，參比電極為Ag-AgCl電極，對(duì)電極為鉑電