一种QCM信号在线采集系统的实现

整理（3）、（4）两式可得QCM等效阻抗的幅值为：

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上面各式中R1、R2、R3和u0均为与电路参数有关的已知值，所以由采集的信号uf1和uf2，通过（5）、（6）式即可分别计算出QCM等效阻抗的幅值和相角。通过DDS改变产生信号的频率，即可得到不同频率下QCM等效阻抗的幅值和相角。对QCM谐振频率附件的频率段进行扫描，记录每个频率测量点对应的幅值和相角，即可给出QCM的频谱。由频谱可以得出QCM谐振频率的变化量Δf。

由（5）式可知，通过uf1即可单独求出QCM等效阻抗的幅值，得到QCM的幅频率特性曲线。因此本电路可以设定两种工作模式：（1）使电路仅采集信号uf1，从而得到QCM的幅频特性曲线，由该曲线可以得到QCM的谐振频率（对应于阻抗值最低点处的频率）、带宽、Q值等参数。采用此模式得到的信号虽不全面，但它足以得到谐振频率的变化量Δf，且由于这种模式只采集、处理一路信号，因此工作速度较快。（2）同时采集信号uf1和uf2，从而可得到QCM的幅频特性和相频特性曲线。采用此模式可以得到QCM的最全面的信息，但它的工作速度与模式（1）相比较慢。

数字信号的采集、处理、传输以及整个电路的控制是由DSP控制器、A/D转换芯片和PC机完成的。DSP的高速处理能力和较大的数据存储空间使得系统可以在线地采集处理信号。实际中，从低通滤波器输出的信号uf1、uf2是混杂着哭声的直流信号，为了消除引入的干扰信号，在DSP中采用滤波算法对数据进行滤波处理，可以进一步提高系统的精度。

本系统结构简单、成本低、易于实现。通过使使用在QCM上的信号峰-峰值保持恒定，简化了后续的计算处理过程。同时系统具有两种工作模式，可采集的信息量全面。系统的核心控制器由DSP担任，借助DSP强大的数字信号处理能力，可以实现信号在线采集，并对信号进行滤波处理，进一步提高了系统精度。

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