石英晶体微天平传感器的制造方法
石英晶体微天平传感器的制造方法
【技术领域】 [0001]
[0002] 本实用新型设及石英晶体微天平传感器。可W被广泛地应用于环境监测、安防、生 物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。
【背景技术】
[0003] 在现有技术中，传感器技术发展迅猛，己成为衡量科技发展水平的重要标准之 一，它与通信技术、计算机技术一起构成信息产业的=大支柱。在传感器技术被广泛应用 的检测领域，微量检测已成为当前检测领域中的研究重点，随着待检测物质量级的减小， 对检测仪器精度的要求也越来越高，传统的度量衡显然已无法满足高精度的检测需要。石 英晶体微天平（quartzcrystalmicrobalance，QCM)是一种对界面变化敏感的传感器， 它对界面质量变化的敏感程度达纳克级，因此它已经在物理、化学、生物学、药物学、临床医 学、环境科学等学科的界面问题研究中得到了一定的应用，成为科研工作者广泛关注和重 视的新型传感和测量方法。用W进行微量物质检测。QCM传感器作为一种高灵敏度、高稳定 度、响应快、价格低的传感器件已经在众多领域得W应用。然而，QCM在应用中面临的最大 问题之一就是受环境影响较大，尤其是温度，虽然采用AT-切割的晶体可W降低温度的敏 感性，但其性能仍然不能满足高精度测量的要求。另一个问题就是在溶液环境中，QCM频 率响应不仅依赖于表面与分析物相互作用引起的质量变化，同时与周围溶液的作用密不 可分。简单地说，同晶片一起振动的物质的质量增加会引起频率的下降，但是振动物质 的黏弹性变大则表现为频率的上升，因此QCM数据定量分析的复杂性造成了迄今为止液相 QCM的应用仅仅限于学术研究而非商业（工业）应用的现状。
[0004] 近几年来，关于QCM传感器在液相、气相及生物化学试验的研究成果也显著增 多，但从事仪器研究的报道极少，国内尚没有定型的仪器上市，该方面的技术还处于研究 阶段，较国外落后很多。
[000引 目前，QCM在检测中的应用主要分为在气相中的应用和在液相中的应用，其测量机 理主要是；由于石英晶体的谐振特性会随着其表面物质的质量变化而变化，因此，通过检测 其谐振特性的变化就可W分析出表面质量的变化情况。而质量的变化可能是由物理、化学 W及生物反应所导致的。在生化检测中，为了完成对被检测物的检测，通常在晶体的电极表 面锻上能与被检测物反应的敏感膜，由此，生化反应的情况就可W通过分析晶体谐振特性 的变化而得到。
[0006] 现有QCM应用中，大多采用单晶体传感器结构，因此，不能解决上述问题。另一方 面，在生物、化学等检测领域中，通常通过在晶体表面覆盖能够与被检测物发生反应或能够 吸收被检测物的物质来进行检测，而采用单晶体传感器结构一次只能覆盖一种反应物质， 因此不能全面、准确地描述被检测物质。
[0007] 目前，现有的QCM都是采用单晶体作为传感器，通过在其上锻金引出电极。为了测 量晶体的谐振特性，常用的方法有=种，即振荡电路法、阻抗分析法和衰减分析法。振荡电 路法是普遍采用的方法，因为它具有价格低、集成度高、分辨率高和反应快的特点；而阻抗 分析法可w提供更完全的信息，但通常局限于实验室环境，因为低格较高，并且体积较大。 而脉冲激励的衰减分析法具有不受电路影响的特点，具有较高的精度。
[0008] 近几年，随着对检测精度要求的提高，为了克服电极表面粗趟度、多孔性、液体压 力和温度、溶液粘度和密度和液体电导等因素对测量精度的影响，出现了通过提高振荡频 率W提高测量精度的谐波测量法、通过多通道对比测量的多晶体测量法等。多通道构成主 要有两种方法，即在单晶体上构造多个测量能道和多晶体构成传感器阵列。基于单晶体构 造多通道使加工工艺复杂，且多通道之间相互影响；因此，多晶体构造传感器阵列的方法， 除可W有效克服环境因素的影响外，还可W通过在不同晶体表面锻不同的敏感膜完成对被 分析物的多角度测量或对某物质所含各种成份的一次性检出与测量，因此，具有更强的实 用性和更高的研究价值。是未来QCM发展的主要趋势。而该项研究刚刚起步，相关文献还 较少。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种结构合理，满足液相检测的石英晶 体微天平传感器。W深化QCM的应用，并为生化及相关领域提供更高性能的检测手段和方 法。具体解决了QCM传感器在液相环境下液体压力和温度、溶液粘度和密度和液体电导等 因素对测量精度的影响。
[0010] 本实用新型的技术解决方案是：石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在 两片电极中间的石英晶体振荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体，下壳体中部有作 为溶液池的凹槽，在凹槽侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体上表面 有平行的电路引出槽，两电路引出槽之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的转接 槽。四个石英晶体微天平传感器阵列。
[0011] 本实用新型的优点是；1、由于能陷效应的存在，QCM元件的振动主要集中在电极 区，因此该种装卡方式可保证QCM元件在安装后仍有较高的Q值。2、基于石英晶体微天平 (QQO传感器阵列的、低功耗、高精度、可用于气相和液相环境下，能对物质微质量、气体、液 体中各种化学成份的含量进行测量；也能对各种化学反应过程W及生物过程进行监测的多 功能传感器系统。通过更换本系统各传感器表面的敏感膜及相应分析算法，本系统就可W 被广泛地应用于环境监测、安防、生物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。
[0012] 下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型中下壳体结构简图。
[0014] 图2是本实用新型中上壳体结构简图。
[0015] 图3是传感器系统框图。
[0016] 图4是阻抗分析原理。
[0017] 图5是衰减分析法原理。
[0018] 图6是传感器系统总体具体框图。
[0019] 图7是多传感器数据融合算法流程。
【具体实施方式】
[0020] 参见图1 - 2,零部件名称如下；上、下壳体1、2,凹槽3,引出槽4,转接槽5,密封 圈槽6，石英晶体振荡片槽7,连接螺丝孔8。
[0021] 参见图1 - 2,石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的 石英晶体振荡片，壳体为对接的上、下壳体1、2,下壳体2中部有作为溶液池的凹槽3 (样品 槽），在凹槽3侧壁有密封圈、密封圈槽6,石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下 壳体2上 表面有平行的电路引出槽4,两电路引出槽4之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部 分的转接槽5。
[0022] 参见图3,石英晶体微天平传感器可W为四个石英晶体微天平传感器阵列。QCM传 感器阵列由若干个QCM传感器构成。该系统由QCM传感器阵列、传感器接口电路、多传感器 信息采集与数据融合处理W及结果显示与传输四部分构成。
[002引单个QCM是由具有压电效应、W金为电极、采用AT切割的石英晶体构成，金电极很 容易采用半导体加工工艺实现微型化。为了保证QCM可W用于液体环境下的测量，必须保 证QCM元件仅有单面电极与液体接触，而另一面电极则必须处于阻巧较小的气体环境中。 因此需要一个溶液池，QCM元件通过机械装卡的方式成为溶液池壁的一部分。对于AT切 型的圆形QCM元件，采用0型密封圈，使得QCM仅有边缘非电极区与其他固体结构件相接 触。由于能陷效应的存在，QCM元件的振动主要集中在电极区，因此该种装卡方式可保证 QCM元件在安装后仍有较高的Q值。
[0024]传感器接口电路；根据QCM的测量原理，基于谐振频率偏移测量的振荡电路法相 比阻抗分析法和衰减分析法所获得的信息较少，而阻抗分析法和衰减分析法具有相似的电 路结构，采用阻抗分析法和衰减分析法对晶体谐振特性进行测量。
[002引如图4所示，阻抗分析法的基本原理；其中Cm为外加电容，与晶体的Butterworth VanDyke(简称BVD)等效电路构成阻抗分割器，贝U [0026]
[0027] 在实际应用中，通过在Ui输入频率扫描信号，然后采集U。在各频率点的信号，即可 得到上式的频域曲线，再通过曲线拟合，即可W推知Q、L、C、R的值，而该些值就反映了被测 物质的特性。
[0028] 如图5所示，衰减分析法是指先用脉冲将晶体激励到其谐振频率或某次谐波频率 上，然后瞬间去除激励脉冲，通过测量晶体的衰减振荡，完成对被分析物质特性的测量。图 5中；QCM巧英晶体微天平；oscilloscope:示波器；relay:继电器；probe:探针；si即al generator:信号发生器；computer:计算机。
[0029] 其原理如图5所示：
[0030] 此时，衰减振荡波形的包络满足：
[0031]
[003引其中/。为谐振频率，T为包络的衰减时间，它与能量衰减因子D的关系满足下式
[0033]
[0034] 衰减因子D表示了晶体谐振器的带宽，因此可W用于表征晶体电极表面被测物质 的性质。
[00巧]上述两种方法中，都需要频率稳定且扫描频率可控的扫频源，该就是本部分的主 要研究内容。
[0036] 多传感器信号采集与数据融合处理电路；无论采用阻抗分析法还是衰减分析法， 接口电路的输出信号都是模拟信号，因此必经过模数转换才能用于后续的数字分析。另一 方面，采用传感器阵列进行测量时，需要综合各传感器的输出才能对被测物质进行有效的 分析和测量，因此，需要根据实际测量原理与过程，对各传感器的输出数据采用多传感器信 息融合方法进行处理。
[0037]结果显示与传输：为了能使本传感器系统应用于各种领域和各种环境，结果显示 与传输部分拟实现S种方式，即数据传输到PC机，并在PC机上显示；数据传输到互联网，适 于远程监测；数据传输到嵌入式设备，适于仪器小型化。
[0038] 参见图6,是传感器系统总体具体框图。
[0039] (1)为了实现宽频带可程控扫频，采用DDS技术。DDS是一种全数字化的频率合成 器，DDS具有频率分辨率高，输出频点多，频率切换速度快(可达US量级)，输出相位噪声低， 可全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻等优点。在QCM应用中，所采用的石英晶体谐振 频率范围一般在lOMHzW内，频率高虽然测量精度会提高，但需要晶片非常薄，因此，易破 碎，不易应用。而DDS最局频率可达几百兆赫兹，可W满足要求。
[0040](2)在采用阻抗分析和衰减分析时，由于需要的扫频速度快、谐振信号频率高，需 要快速ADC进行模拟信号采集，因此，采用采样频率高于lOOMHz的12bitADC，在市场上，有 多个厂家的AD产品可供选择。
[0041](3)为了降低电路系统的功耗，提高数据处理和传输速度，多传感器信息融合处理 与显示传输控制部分采用现场可编程口阵列FPGA实现。由于FPGA是采用纯硬件实现各种 功能，因此速度快，且稳定可靠。为形成比较通用的多传感器数据融合算法，W采用主成份 分析算法进行降维，再采用基于人工神经网络的融合算法进行处理，流程如图7所示；多传 感器数据输入一归一化处理一PCA主成分分析算法一人工神经网络一去归一化处理一结 果数据输出。
[0042] 上面描述，只是本实用新型的【具体实施方式】，各种举例说明不对本实用新型的实 质内容构成限制。
【主权项】
1. 一种石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的石英晶体振 荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体（1、2)，下壳体（2)中部有作为溶液池的凹槽 (3)，在凹槽（3)侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体（2)上表面有平 行的电路引出槽（4)，两电路引出槽（4)之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的 转接槽（5)。2. 按照权利要求1所述的石英晶体微天平传感器，其特征在于为四个石英晶体微天平 传感器阵列。
【专利摘要】本实用新型涉及石英晶体微天平传感器。可以被广泛地应用于环境监测、安防、生物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。它包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的石英晶体振荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体，下壳体中部有作为溶液池的凹槽，在凹槽侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体上表面有平行的电路引出槽，两电路引出槽之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的转接槽。这种装卡方式可保证QCM元件在安装后仍有较高的Q 值。基于石英晶体微天平传感器阵列的、低功耗、高精度、可用于气相和液相环境下，能对物质微质量、气体、液体中各种化学成份的含量进行测量。
【IPC分类】G01N5/00, G01G3/16
【公开号】CN204694582
【申请号】CN201520460030
【发明人】陈海霞, 孙铭蔚, 张勇, 李东康, 崔舒
【申请人】通化师范学院
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月1日
【技术领域】 [0001]
[0002] 本实用新型设及石英晶体微天平传感器。可W被广泛地应用于环境监测、安防、生 物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。
【背景技术】
[0003] 在现有技术中，传感器技术发展迅猛，己成为衡量科技发展水平的重要标准之 一，它与通信技术、计算机技术一起构成信息产业的=大支柱。在传感器技术被广泛应用 的检测领域，微量检测已成为当前检测领域中的研究重点，随着待检测物质量级的减小， 对检测仪器精度的要求也越来越高，传统的度量衡显然已无法满足高精度的检测需要。石 英晶体微天平（quartzcrystalmicrobalance，QCM)是一种对界面变化敏感的传感器， 它对界面质量变化的敏感程度达纳克级，因此它已经在物理、化学、生物学、药物学、临床医 学、环境科学等学科的界面问题研究中得到了一定的应用，成为科研工作者广泛关注和重 视的新型传感和测量方法。用W进行微量物质检测。QCM传感器作为一种高灵敏度、高稳定 度、响应快、价格低的传感器件已经在众多领域得W应用。然而，QCM在应用中面临的最大 问题之一就是受环境影响较大，尤其是温度，虽然采用AT-切割的晶体可W降低温度的敏 感性，但其性能仍然不能满足高精度测量的要求。另一个问题就是在溶液环境中，QCM频 率响应不仅依赖于表面与分析物相互作用引起的质量变化，同时与周围溶液的作用密不 可分。简单地说，同晶片一起振动的物质的质量增加会引起频率的下降，但是振动物质 的黏弹性变大则表现为频率的上升，因此QCM数据定量分析的复杂性造成了迄今为止液相 QCM的应用仅仅限于学术研究而非商业（工业）应用的现状。
[0004] 近几年来，关于QCM传感器在液相、气相及生物化学试验的研究成果也显著增 多，但从事仪器研究的报道极少，国内尚没有定型的仪器上市，该方面的技术还处于研究 阶段，较国外落后很多。
[000引 目前，QCM在检测中的应用主要分为在气相中的应用和在液相中的应用，其测量机 理主要是；由于石英晶体的谐振特性会随着其表面物质的质量变化而变化，因此，通过检测 其谐振特性的变化就可W分析出表面质量的变化情况。而质量的变化可能是由物理、化学 W及生物反应所导致的。在生化检测中，为了完成对被检测物的检测，通常在晶体的电极表 面锻上能与被检测物反应的敏感膜，由此，生化反应的情况就可W通过分析晶体谐振特性 的变化而得到。
[0006] 现有QCM应用中，大多采用单晶体传感器结构，因此，不能解决上述问题。另一方 面，在生物、化学等检测领域中，通常通过在晶体表面覆盖能够与被检测物发生反应或能够 吸收被检测物的物质来进行检测，而采用单晶体传感器结构一次只能覆盖一种反应物质， 因此不能全面、准确地描述被检测物质。
[0007] 目前，现有的QCM都是采用单晶体作为传感器，通过在其上锻金引出电极。为了测 量晶体的谐振特性，常用的方法有=种，即振荡电路法、阻抗分析法和衰减分析法。振荡电 路法是普遍采用的方法，因为它具有价格低、集成度高、分辨率高和反应快的特点；而阻抗 分析法可w提供更完全的信息，但通常局限于实验室环境，因为低格较高，并且体积较大。 而脉冲激励的衰减分析法具有不受电路影响的特点，具有较高的精度。
[0008] 近几年，随着对检测精度要求的提高，为了克服电极表面粗趟度、多孔性、液体压 力和温度、溶液粘度和密度和液体电导等因素对测量精度的影响，出现了通过提高振荡频 率W提高测量精度的谐波测量法、通过多通道对比测量的多晶体测量法等。多通道构成主 要有两种方法，即在单晶体上构造多个测量能道和多晶体构成传感器阵列。基于单晶体构 造多通道使加工工艺复杂，且多通道之间相互影响；因此，多晶体构造传感器阵列的方法， 除可W有效克服环境因素的影响外，还可W通过在不同晶体表面锻不同的敏感膜完成对被 分析物的多角度测量或对某物质所含各种成份的一次性检出与测量，因此，具有更强的实 用性和更高的研究价值。是未来QCM发展的主要趋势。而该项研究刚刚起步，相关文献还 较少。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种结构合理，满足液相检测的石英晶 体微天平传感器。W深化QCM的应用，并为生化及相关领域提供更高性能的检测手段和方 法。具体解决了QCM传感器在液相环境下液体压力和温度、溶液粘度和密度和液体电导等 因素对测量精度的影响。
[0010] 本实用新型的技术解决方案是：石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在 两片电极中间的石英晶体振荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体，下壳体中部有作 为溶液池的凹槽，在凹槽侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体上表面 有平行的电路引出槽，两电路引出槽之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的转接 槽。四个石英晶体微天平传感器阵列。
[0011] 本实用新型的优点是；1、由于能陷效应的存在，QCM元件的振动主要集中在电极 区，因此该种装卡方式可保证QCM元件在安装后仍有较高的Q值。2、基于石英晶体微天平 (QQO传感器阵列的、低功耗、高精度、可用于气相和液相环境下，能对物质微质量、气体、液 体中各种化学成份的含量进行测量；也能对各种化学反应过程W及生物过程进行监测的多 功能传感器系统。通过更换本系统各传感器表面的敏感膜及相应分析算法，本系统就可W 被广泛地应用于环境监测、安防、生物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。
[0012] 下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型中下壳体结构简图。
[0014] 图2是本实用新型中上壳体结构简图。
[0015] 图3是传感器系统框图。
[0016] 图4是阻抗分析原理。
[0017] 图5是衰减分析法原理。
[0018] 图6是传感器系统总体具体框图。
[0019] 图7是多传感器数据融合算法流程。
【具体实施方式】
[0020] 参见图1 - 2,零部件名称如下；上、下壳体1、2,凹槽3,引出槽4,转接槽5,密封 圈槽6，石英晶体振荡片槽7,连接螺丝孔8。
[0021] 参见图1 - 2,石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的 石英晶体振荡片，壳体为对接的上、下壳体1、2,下壳体2中部有作为溶液池的凹槽3 (样品 槽），在凹槽3侧壁有密封圈、密封圈槽6,石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下 壳体2上 表面有平行的电路引出槽4,两电路引出槽4之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部 分的转接槽5。
[0022] 参见图3,石英晶体微天平传感器可W为四个石英晶体微天平传感器阵列。QCM传 感器阵列由若干个QCM传感器构成。该系统由QCM传感器阵列、传感器接口电路、多传感器 信息采集与数据融合处理W及结果显示与传输四部分构成。
[002引单个QCM是由具有压电效应、W金为电极、采用AT切割的石英晶体构成，金电极很 容易采用半导体加工工艺实现微型化。为了保证QCM可W用于液体环境下的测量，必须保 证QCM元件仅有单面电极与液体接触，而另一面电极则必须处于阻巧较小的气体环境中。 因此需要一个溶液池，QCM元件通过机械装卡的方式成为溶液池壁的一部分。对于AT切 型的圆形QCM元件，采用0型密封圈，使得QCM仅有边缘非电极区与其他固体结构件相接 触。由于能陷效应的存在，QCM元件的振动主要集中在电极区，因此该种装卡方式可保证 QCM元件在安装后仍有较高的Q值。
[0024]传感器接口电路；根据QCM的测量原理，基于谐振频率偏移测量的振荡电路法相 比阻抗分析法和衰减分析法所获得的信息较少，而阻抗分析法和衰减分析法具有相似的电 路结构，采用阻抗分析法和衰减分析法对晶体谐振特性进行测量。
[002引如图4所示，阻抗分析法的基本原理；其中Cm为外加电容，与晶体的Butterworth VanDyke(简称BVD)等效电路构成阻抗分割器，贝U [0026]
[0027] 在实际应用中，通过在Ui输入频率扫描信号，然后采集U。在各频率点的信号，即可 得到上式的频域曲线，再通过曲线拟合，即可W推知Q、L、C、R的值，而该些值就反映了被测 物质的特性。
[0028] 如图5所示，衰减分析法是指先用脉冲将晶体激励到其谐振频率或某次谐波频率 上，然后瞬间去除激励脉冲，通过测量晶体的衰减振荡，完成对被分析物质特性的测量。图 5中；QCM巧英晶体微天平；oscilloscope:示波器；relay:继电器；probe:探针；si即al generator:信号发生器；computer:计算机。
[0029] 其原理如图5所示：
[0030] 此时，衰减振荡波形的包络满足：
[0031]
[003引其中/。为谐振频率，T为包络的衰减时间，它与能量衰减因子D的关系满足下式
[0033]
[0034] 衰减因子D表示了晶体谐振器的带宽，因此可W用于表征晶体电极表面被测物质 的性质。
[00巧]上述两种方法中，都需要频率稳定且扫描频率可控的扫频源，该就是本部分的主 要研究内容。
[0036] 多传感器信号采集与数据融合处理电路；无论采用阻抗分析法还是衰减分析法， 接口电路的输出信号都是模拟信号，因此必经过模数转换才能用于后续的数字分析。另一 方面，采用传感器阵列进行测量时，需要综合各传感器的输出才能对被测物质进行有效的 分析和测量，因此，需要根据实际测量原理与过程，对各传感器的输出数据采用多传感器信 息融合方法进行处理。
[0037]结果显示与传输：为了能使本传感器系统应用于各种领域和各种环境，结果显示 与传输部分拟实现S种方式，即数据传输到PC机，并在PC机上显示；数据传输到互联网，适 于远程监测；数据传输到嵌入式设备，适于仪器小型化。
[0038] 参见图6,是传感器系统总体具体框图。
[0039] (1)为了实现宽频带可程控扫频，采用DDS技术。DDS是一种全数字化的频率合成 器，DDS具有频率分辨率高，输出频点多，频率切换速度快(可达US量级)，输出相位噪声低， 可全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻等优点。在QCM应用中，所采用的石英晶体谐振 频率范围一般在lOMHzW内，频率高虽然测量精度会提高，但需要晶片非常薄，因此，易破 碎，不易应用。而DDS最局频率可达几百兆赫兹，可W满足要求。
[0040](2)在采用阻抗分析和衰减分析时，由于需要的扫频速度快、谐振信号频率高，需 要快速ADC进行模拟信号采集，因此，采用采样频率高于lOOMHz的12bitADC，在市场上，有 多个厂家的AD产品可供选择。
[0041](3)为了降低电路系统的功耗，提高数据处理和传输速度，多传感器信息融合处理 与显示传输控制部分采用现场可编程口阵列FPGA实现。由于FPGA是采用纯硬件实现各种 功能，因此速度快，且稳定可靠。为形成比较通用的多传感器数据融合算法，W采用主成份 分析算法进行降维，再采用基于人工神经网络的融合算法进行处理，流程如图7所示；多传 感器数据输入一归一化处理一PCA主成分分析算法一人工神经网络一去归一化处理一结 果数据输出。
[0042] 上面描述，只是本实用新型的【具体实施方式】，各种举例说明不对本实用新型的实 质内容构成限制。
【主权项】
1. 一种石英晶体微天平传感器，包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的石英晶体振 荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体（1、2)，下壳体（2)中部有作为溶液池的凹槽 (3)，在凹槽（3)侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体（2)上表面有平 行的电路引出槽（4)，两电路引出槽（4)之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的 转接槽（5)。2. 按照权利要求1所述的石英晶体微天平传感器，其特征在于为四个石英晶体微天平 传感器阵列。
【专利摘要】本实用新型涉及石英晶体微天平传感器。可以被广泛地应用于环境监测、安防、生物量检测、化学量检测和物理量检测等领域。它包括壳体，壳体内有夹在两片电极中间的石英晶体振荡片，其特征在于：壳体为对接的上、下壳体，下壳体中部有作为溶液池的凹槽，在凹槽侧壁有密封圈，石英晶体振荡片固定在密封圈上部，下壳体上表面有平行的电路引出槽，两电路引出槽之间横向贯通有的石英晶体振荡片与电路部分的转接槽。这种装卡方式可保证QCM元件在安装后仍有较高的Q 值。基于石英晶体微天平传感器阵列的、低功耗、高精度、可用于气相和液相环境下，能对物质微质量、气体、液体中各种化学成份的含量进行测量。
【IPC分类】G01N5/00, G01G3/16
【公开号】CN204694582
【申请号】CN201520460030
【发明人】陈海霞, 孙铭蔚, 张勇, 李东康, 崔舒
【申请人】通化师范学院
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月1日
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