基于微波諧振腔的葡萄糖溶液濃度測(cè)量系統(tǒng)

　　由上式可以看出，測(cè)量頻率的相對(duì)誤差與被測(cè)信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，僅與標(biāo)準(zhǔn)頻率和閘門(mén)時(shí)間有關(guān),本頻率測(cè)量系統(tǒng)選擇的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50 MHz，實(shí)際閘門(mén)時(shí)間為1 s，則頻率測(cè)量誤差為2×10^-8。

　　表1給出了在標(biāo)準(zhǔn)頻率為50MHz，被測(cè)頻率取不同值時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)。選取的閘門(mén)時(shí)間為1s，標(biāo)準(zhǔn)頻率和被測(cè)頻率均先進(jìn)行10位分頻，通過(guò)計(jì)算可知本測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)信號(hào)的等精度測(cè)量。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

　　當(dāng)溫度為298.15K時(shí)，系統(tǒng)選擇濃度為100 mmol/kg、200 mmol/kg、300 mmol/kg、400 mmol/kg、500 mmol/kg、600 mmol/kg的葡萄糖溶液濃度進(jìn)行頻率測(cè)量，得到的波形圖如圖8所示。由圖8可知，隨著溶液濃度的增加諧振腔的諧振頻率偏移量線性上升。當(dāng)溶液濃度變化1 mmol/kg時(shí)，頻率偏移量變化接近100 KHz，因此諧振頻率的變化靈敏測(cè)量的精度高。當(dāng)測(cè)量得到諧振頻率偏移量后根據(jù)圖6的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以得到對(duì)應(yīng)的溶液濃度。如表1系統(tǒng)可精確測(cè)量10 kHz, 因此系統(tǒng)測(cè)量葡萄糖溶液濃度分辨率可達(dá)0.01 mmol/Kg。

5 結(jié)論

　　本文根據(jù)諧振腔微擾原理設(shè)計(jì)了葡萄糖溶液濃度測(cè)量系統(tǒng)，在溶液濃度測(cè)量系統(tǒng)框圖的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為處理核心的控制系統(tǒng)，其中包括自動(dòng)頻率跟蹤系統(tǒng)和頻率測(cè)量系統(tǒng)。自動(dòng)頻率跟蹤系統(tǒng)保證了VCO的輸出頻率和諧振頻率實(shí)時(shí)保持一致，頻率測(cè)量系統(tǒng)利用可編程邏輯器件FPGA實(shí)現(xiàn)邏輯功能，采用等精度頻率測(cè)量方法，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、集成度高、測(cè)量精度高。

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