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1、基于DSP的集成谐振式微悬臂梁便携式气体检测仪徐善轩任伟'，吴伟：任艳波；刘民1彭欣1李昕欣彳，于海涛彳(1.±海大学量子与分子结构国际中心，物理系，上海200444；2.中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室，上海200050)摘要：针对集成谐振式微悬臂梁气体检测仪小型化的问题，利用DSP(数字信号处理)设计和实现了可快速现场检测的便携式气体检测仪。该仪器基于DSP28335开发，采用开环自动扫频与闭环锁相检测相结合的方式。闭环测试核心是软件锁相环的设计，其中采用DFT(离散傅里叶变换)算法提取相位差，提高了运算的
2、速度和计算相位差的精度。软件设计跟踪算法使其能够一直跟踪频率变化，使锁相更快，精度更高。结合实验室研制的微悬臂梁传感器制备了便携式二甲苯气体检测仪，并对浓度低至30ppm的二甲苯气体进行了实测，验证了该仪器具有快速的响应速度和检测重复性。关键词：气体检测仪；DSP:接口电路；软件锁相环；谐振式微悬臂梁；频率跟踪中图分类号：TP212.6文献标识码：A文章编号:1002-1841(2017)00-0000-00DSP-BasedPortableGasDetectorwithIntegratedResonantMicrocantilever
3、XUShan-xuanL2,RENWei',WUWei^RENYan-bo2,LIUMing2,PENGXin2,LIXin-xin2,YUHai-tao2(1.InternationalCentreforQuantumandMolecularStructures,Departmentofphysics,ShanghaiUniversity,Shanghai200444：2.S(ateKeyLabofTransducerTechnology,ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTech
4、nology,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200050)Abstract:Forpurposeofminiaturizationoftheintegratedresonantmicrocantilevergasdetector,aDSP-basedinterfacecircuitwasdesigned.TheinterfacecircuitisdevelopedwithDSP28335.Opcnloopfrequencysweepiscombinedwiththeclosedloopphaseloc
5、kdetectionwithasoftwarephase-lockedloop・Thecoreoftheclosed-looptestisthedesignofthesoftwarephase-lockedloop,whichusesDFT(DiscreteFourierTransform)algorithmtoextractthephasedifference,improvethespeedofoperationandcalculatetheaccuracyofphasediflerence.Byusingthesoftwaredes
6、ignedfrequencytrackingalgorithm,theprocessofphaselockisfasterwithahigherprecision・Aportablexylenegasdetectorisdevelopedwithalab-madcmicrocantileversensorandtheabove-mentionedinterfacecircuit,andusedtodetectxylenegaswithalowconcentrationof30ppm・Theexperimentresultsshowtha
7、tthegasdetectorhasafastresponseandgoodrepeatability.Keywords:gasdetector;DSP;interfacecircuit;softwarephase-lockedloop;resonantmicrocantilever;frequencytracking;0引言基于MEMS工艺的集成谐振式微悬臂梁传感器具有高灵敏、体积小、响应快、阵列化集成、应用范围广等优点⑴，在安全监测、环境检测、食品安全等领域拥有广阔的应用前景Q习，尤其在便携式现场快速检测传感器领域，谐振式微悬臂梁传
8、感器具有独特的优势。但是与目前市场上常见的电化学、金属氧化物半导体等传感器相比，谐振式微悬臂梁传感器的接口电路要更复杂，这也成为了该种传感器大规模应用的瓶颈之一。集成谐振式微悬臂梁传感器工作时需要实时测量并
