电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响分析
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TN752.2

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国 家 自 然 科 学 基 金 青 年 科 学 基 金 (52105542) 、重 庆 市 自 然 科 学 基 金 创 新 发 展 联 合 基 金 ( CSTB2023NSCQ- LZX0081) 、重 庆 市 教 育 委 员会 科 学 技 术 研 究 项 目 ( KJZD-K202200705) 、重 庆 市 技 术 创 新 与 应 用 发 展 专 项 重 大 项 目 (CSTB2023TIAD-STX0016) 资助


Analysis of influence of capacitance on mass sensitivity of quartzcrystal microbalances
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    摘要:

    为探究振荡电路中电容对石英晶 体 微 天 平 质 量 灵 敏 度 的 影 响 , 提 出 了 振 荡 电 路 的 等 效 电 路 模 型 阻 抗 分 析 方 法 。 首 先 ,建立等效电路模型 ,分析阻抗与频率关系 ,揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系 ;其次 ,进行多物理场耦合仿真实验 , 探究了电容容值对其质量灵敏度的影响规律 ;最后 ,搭建实验系统平台 ,开展了质量灵敏度实验 。结果表明 ,并联电容对其质 量灵敏度影响较小 ; 串联 1.01 pF电容其质量灵敏度提升 8.01× 10- 2 Hz/ng,串 联 15.84 pF电 容 其 质 量 灵 敏 度 提 升 1.49× 10- 2 Hz/ng。该结论有助于更好地理解电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响 , 为该类传感器便携化 、微型化设计提供有力 支持 。

    Abstract:

    To investigatethe influenceofcapacitanceon the mass sensitivity ofquartz crystalmicrobalancesin oscillating circuits, an equivalent circuit model impedance analysis method for oscillating circuits was proposed. Firstly, an equivalent circuit model was established to analyze the relationship between impedance and frequency, and the corresponding relationship between capacitanceand masssensitivitywasrevealed. Secondly, multiphysicsfield coupling simulation experiments were conducted, and the influence of capacitance on its mass sensitivity was explored. Finally, the experimentalsystem platform wasbuilt, and the quality sensitivity experimentwas carried out. The resultsindicate thatparallel capacitors have a relatively smallimpact on their mass sensitivity. The mass sensitivity of the 1.01 pF capacitorin series is increased by8.01× 10- 2 Hz/ng, while the mass sensitivity of the 15.84pF capacitor in series is increased by1.49× 10- 2 Hz/ng. This conclusion helps to better understand the influence of capacitance on the mass sensitivity of quartz crystal microbalances, providing strong support for the portable and miniaturized design of such sensors.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

孙世政,郑天成,何泽银,黄思成,刘鑫鹏.电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响分析[J].国外电子测量技术,2024,43(7):170-175

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  • 在线发布日期: 2024-08-07
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