基于微波諧振腔的葡萄糖溶液濃度測量系統

　　由上式可以看出，測量頻率的相對誤差與被測信號頻率無(wú)關(guān)，僅與標準頻率和閘門(mén)時(shí)間有關(guān),本頻率測量系統選擇的標準頻率為50 MHz，實(shí)際閘門(mén)時(shí)間為1 s，則頻率測量誤差為2×10^-8。

　　表1給出了在標準頻率為50MHz，被測頻率取不同值時(shí)的測量數據。選取的閘門(mén)時(shí)間為1s，標準頻率和被測頻率均先進(jìn)行10位分頻，通過(guò)計算可知本測量方法實(shí)現了對被測信號的等精度測量。

4 實(shí)驗結果及分析

　　當溫度為298.15K時(shí)，系統選擇濃度為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)行頻率測量，得到的波形圖如圖8所示。由圖8可知，隨著(zhù)溶液濃度的增加諧振腔的諧振頻率偏移量線(xiàn)性上升。當溶液濃度變化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量的精度高。當測量得到諧振頻率偏移量后根據圖6的對應關(guān)系，就可以得到對應的溶液濃度。如表1系統可精確測量10 kHz, 因此系統測量葡萄糖溶液濃度分辨率可達0.01 mmol/Kg。

5 結論

　　本文根據諧振腔微擾原理設計了葡萄糖溶液濃度測量系統，在溶液濃度測量系統框圖的基礎上，設計了以單片機為處理核心的控制系統，其中包括自動(dòng)頻率跟蹤系統和頻率測量系統。自動(dòng)頻率跟蹤系統保證了VCO的輸出頻率和諧振頻率實(shí)時(shí)保持一致，頻率測量系統利用可編程邏輯器件FPGA實(shí)現邏輯功能，采用等精度頻率測量方法，使設計簡(jiǎn)單、集成度高、測量精度高。

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