用于石英晶體微天平血糖監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石英晶體微天平血糖監(jiān)測系統(tǒng),特別涉及一種用于石英晶體微天平血糖監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]通常,可采用石英晶體振蕩器(簡稱“晶振”)進行頻率信號檢測的方法,來測量人體的例如血糖值的微量體征數(shù)值。一般來說,晶振包括了 AT切型的石英晶片以及鍍在其表面的金屬電極。利用石英晶體具有逆壓電效應(yīng)的特性,可以在石英晶體的金屬電極上施加交變電壓,激勵石英晶體會發(fā)生同頻振動。當外加的激勵電壓的頻率與石英晶體的固有振蕩頻率一致時,便會產(chǎn)生共振,此時振幅最大,振蕩最為穩(wěn)定。在共振條件下,當石英晶體表面吸附其它物質(zhì)時,石英晶振的固有頻率隨吸附物質(zhì)質(zhì)量的大小而改變,因而電路的共振頻率也隨之改變。因此,可以在石英晶體表面吸附一層對特定物質(zhì)敏感的敏感元件,利用該敏感元件對特定物質(zhì)的特異性識別及吸附作用,將石英表面該特定物質(zhì)的含量信息轉(zhuǎn)化為石英晶體的頻率信息進行檢測。
[0003]現(xiàn)有的磁聲共振技術(shù)就是利用以上原理進行檢測的。具體來說,磁聲共振技術(shù)首先是利用信號發(fā)生器產(chǎn)生的射頻信號來激勵線圈產(chǎn)生交變電場,然后利用交變電場激勵位于電場作用范圍內(nèi)的壓電材料產(chǎn)生共振,最后利用鎖相放大器來提取壓電材料的頻率響應(yīng)信號,通過一定頻段內(nèi)的頻率掃描完成壓電材料共振頻率的檢測。但磁聲共振技術(shù)具有能量傳輸效率低下,功耗大的缺陷,造成作為傳感器的壓電材料以及激勵線圈的間距必須非常近時,才能實現(xiàn)信號的有效激勵和檢測,造成測量結(jié)果容易受到外界環(huán)境干擾;此外,采用磁聲共振技術(shù)的檢測裝置需要使用體積龐大并且價格昂貴的信號發(fā)生器及鎖相放大器,限制了采用磁聲共振技術(shù)的檢測裝置的推廣使用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本申請的目的在于提供一種用于石英晶體微天平微量監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測電路,包括模擬振蕩電路以及數(shù)字頻率檢測電路,其中,所述模擬振蕩電路用于獲得晶振傳感器的實時共振頻率信號,包括檢測模塊、參比模塊、電源模塊、差頻電路和信號放大單元,其中,所述檢測模塊用作檢測晶振與待測樣品接觸,所述參比模塊用作參比晶振以消除環(huán)境變化對測量產(chǎn)生的干擾,所述檢測模塊和參比模塊分別輸出的共振頻率信號傳送到所述數(shù)字頻率檢測電路,并同時輸出到所述差頻電路以對兩通道的頻率信號進行差頻計算,再經(jīng)過信號放大單元進行放大后輸出到數(shù)字頻率檢測電路;所述數(shù)字頻率檢測電路根據(jù)從所述模擬振蕩電路接收的三路共振頻率信號,計算出晶振傳感器的共振頻率,并根據(jù)晶振傳感器的共振頻率計算出其表示的特定物質(zhì)含量的數(shù)值,所述數(shù)字頻率檢測電路包括信號調(diào)整及時鐘基準單元、CPLD單元,以及接口單元,其中所述信號調(diào)整及時鐘基準單元用于檢測從所述模擬振蕩電路接收到的頻率信號并讀取該信號的頻率,所述CPLD單元根據(jù)從所述信號調(diào)整及時鐘基準單元讀取的頻率值進行計數(shù),所述CPLD單元連接到所述接口單元為外部提供輸入輸出信號。
[0005]優(yōu)選地,所述檢測模塊包括順次電性連接構(gòu)成閉環(huán)的檢測晶振、檢測電容補償單元、檢測信號放大單元、檢測濾波單元、檢測自動增益控制放大單元,以及從檢測自動增益控制放大單元的輸出接收幅值恒定的振蕩信號的檢測比較單元。
[0006]優(yōu)選地,所述參比模塊包括順次電性連接構(gòu)成閉環(huán)的參比晶振、參比電容補償單元、參比信號放大單元、參比濾波單元、參比自動增益控制放大單元,以及從參比自動增益控制放大單元的輸出接收幅值恒定的振蕩信號的參比比較單元。
[0007]優(yōu)選地,所述檢測模塊以及參比模塊均設(shè)置為結(jié)構(gòu)及取值完全相同的閉環(huán)自激振蕩電路,
[0008]優(yōu)選地,所述檢測自動增益控制放大單元或所述參比自動增益控制放大單元可以根據(jù)其輸入信號的大小自動調(diào)節(jié)放大倍數(shù),以保證振蕩電路的閉環(huán)增益始終為I。
[0009]優(yōu)選地,所述檢測電容補償單元或參比電容補償單元包括有第一變壓器、第二變壓器、變?nèi)荻O管以及與變?nèi)荻O管并聯(lián)連接的電位器。
[0010]優(yōu)選地,所述檢測模塊和所述參比模塊分別輸出的共振頻率信號以正弦波形式輸出。
[0011]優(yōu)選地,所述電源模塊采用12V線性電壓源供電,并經(jīng)由低壓差線性穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后輸出+5V及-5V的電壓為模擬振蕩電路中的其他模塊進行供電。
[0012]優(yōu)選地,所述信號調(diào)整及時鐘基準單元包括有三路輸入通道,每個通道可以配置有提供靜電防護功能的雙向穩(wěn)壓二極管。
[0013]優(yōu)選地,所述數(shù)字頻率檢測電路還外接有輸入單元、顯示單元以及上位機。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的用于石英晶體微天平血糖監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測電路使用薄膜敏化石英晶片作為傳感兀件,以振蕩電路實現(xiàn)晶振共振頻率檢測,從而可以實現(xiàn)由晶振頻率反映血糖動態(tài)變化的血糖動態(tài)監(jiān)測實現(xiàn)方案。通過引入?yún)⒈韧ǖ啦⑼ㄟ^測量傳感通道和參比通道的差頻,可以消除測量環(huán)境引起的誤差。利用變壓器將單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號并利用其中一路反相信號結(jié)合變?nèi)荻O管,實現(xiàn)石英晶振固有電容及其支架寄生電容抵銷,從而使得測量結(jié)果更為精確。
[0015]應(yīng)當理解,前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋,并不應(yīng)當用作對本發(fā)明所要求保護內(nèi)容的限制。
【附圖說明】
[0016]參考隨附的附圖,本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點將通過本發(fā)明實施方式的如下描述得以闡明,其中:
[0017]圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的用于石英晶體微天平血糖監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測電路的系統(tǒng)框圖;圖1b示意性示出模擬振蕩電路的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018]圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的電容補償單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖;圖2b示出電容補償單元的在采用射頻放大器作為變壓單元時的電路結(jié)構(gòu)示意圖;
[0019]圖3示出濾波單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖;
[0020]圖4示出自動增益控制放大單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖;
[0021]圖5示出比較單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖;
[0022]圖6示出差頻電路以及信號放大電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖;
【具體實施方式】
[0023]通過參考示范性實施例,本發(fā)明的目的和功能以及用于實現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而,本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實施例;可以通過不同形式來對其加以實現(xiàn)。說明書的實質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細節(jié)。
[0024]在下文中,將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在附圖中,相同的附圖標記代表相同或類似的部件,或者相同或類似的步驟。
[0025]圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的用于石英晶體微天平血糖監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測電路的系統(tǒng)框圖。如圖1a所示,根據(jù)本發(fā)明的石英晶體微天平微量監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測電路100包括模擬振蕩電路110以及數(shù)字頻率檢測電路700。
[0026]其中,模擬振蕩電路110用于獲得晶振傳感器的實時共振頻率信號,包括檢測模塊101a、參比模塊101b、電源模塊170、差頻電路180和信號放大單元190。具體地,在模擬振蕩電路110中設(shè)置了雙通道石英晶振傳感器,即一路的檢測模塊1la用作檢測晶振與待測樣品接觸,另一路的參比模塊1lb