原子力声学显微镜(AFAM)技术,由于具有纳米尺度的横向分辨率(可小于10nm),既适用于电子封装焊点的表面及近表面缺陷检测,又可测量薄膜材料的弹性性质,近年来,成为无损检测领域新的研究热点。传统的原子力声学显微镜系统,采用锁相放大器或网络分析仪获取接触谐振频率,由于其速度太慢,导致弹性模量成像非常困难。为了快速获取接触谐振频率并实现弹性模量成像,本研究开发了一套基于DSP的谐振频率追踪系统,用于在扫描过程中实时追踪并获取谐振频率。主要研究内容包括:　　 (1)谐振频率追踪系统硬件部分的设计、仿真及制作。硬件部分包括真有效值直流转换电路(RMS-to-DC)和压控振荡器(VCO)。真有效值直流转换电路用于将原子力声学显微镜输出的交流信号转换为直流信号,输入到DSP中进行信号处理。压控振荡器作为原子力声学显微镜系统中与样品耦合传感器的信号激励源。随DSP输入电压的不同,产生不同频率的正弦波激励信号。　　 (2)谐振频率追踪系统算法软件开发及实验验证。根据的信号激励源特殊扫频信号的需要,开发编写了DSP开发板上DA控制压控振荡器产生信号的算法程序并进行了实验验证。实验结果表明,DA可以可靠地控制压控振荡器产生3kHz～2.96MHz的全频扫描正弦信号和中心频率±45％范围内的扫频正弦信号；设计编写了谐振频率追踪算法软件并进行了实验验证,实验结果表明,DSP获取的谐振频谱可以准确追踪到输入信号的第一、二阶接触谐振频率,证明了追踪算法的可行性。　　 (3)对原子力声学显微镜悬臂梁谐振频率检测系统进行了优化改进。其硬件装置包括:商用原子力显微镜、锁相放大器、压控振荡器、DSP开发板和计算机。原子力声学显微镜悬臂梁谐振频率检测系统工作过程:首先DSP开发板控制压控振荡器产生激励信号,激励原子力显微镜悬臂梁产生振动,振动信号经由锁相放大器处理后输入DSP开发板,DSP开发板绘制谐振谱并获取悬臂梁谐振频率,将与其相应的电压信号反馈至压控振荡器,控制压控振荡器产生谐振频率下的激励信号。