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声表面波(SAW:surface acoustic wave)传感器具有灵敏度高、体积小、便于集成等优点,在生物、环境检测等领域具有广泛的应用。目前SAW传感器的测试大多数都是基于频率特性测试仪,其中Agilent的网络分析仪和频谱分析仪被业界看成是参考标准,但其结构复杂,体积庞大,价格昂贵,携带不便,无法满足传感器投入实际运用的需要。
本课题以单片机C8051F060为控制核心,采用直接数字频率合成器(AD9954)、增益相位检测器(AD8302)、16位A/D转换芯片(AD7654)等硬件构建了SAW传感器信号探测系统,并利用LabVIEW串口通信模块对传感器的幅值和相位进行实时地采集和处理,在一定程度上节省了硬件资源。
系统从功能上实现了DDS定频、扫频信号输出,频率范围达10K~150MHz,噪声低于2mV;信号源输出功率-15dBm~15dBm,并能以3dBm步长稳定调节;增益动态测量范围能达到50dB;16位ADC对增益、相位两路同时采集,其精度为1mv,并保持DDS扫频同步;数据结果利用LabVIEW进行处理与显示,并存储成Excel形式。
系统测试结果表明,基于DDS的SAW传感器信号探测系统的精度能达到0.25%,能实现在动态小范围内对Lamb传感器幅频和相频特性的准确测量。与传统的网络分析设备相比,具有成本低、体积小、易于携带等优点,对于未来生物传感器在线、实时检测具有重要意义,有望在小型生化分析设备上得到运用。