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石英晶體微天平的核心組件是具有功能表面的石英芯片，通過(guò)石英晶體的壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控表面反應(yīng)。當(dāng)物質(zhì)在石英晶體表面發(fā)生吸脫附反應(yīng)或者石英晶體表面的液體性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起頻率的變化和振蕩損耗的變化。芯片共振頻率的變化，與芯片表面吸附的物質(zhì)的質(zhì)量相關(guān)，而振蕩能量損耗的強(qiáng)度與吸附物質(zhì)本身的粘彈性及結(jié)構(gòu)相關(guān)。
該天平內(nèi)部每個(gè)晶格在不受外力作用時(shí)呈正六邊形，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，會(huì)使晶格的電荷中心發(fā)生偏移而極化，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)；反之，若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下，晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅明顯加大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電諧振。
其實(shí)與LC回路的諧振現(xiàn)象有些相似，當(dāng)晶體不振動(dòng)時(shí)，可把它看成一個(gè)平板電容器稱(chēng)為靜電電容，一般約幾個(gè)PF到幾十PF，當(dāng)晶體振蕩時(shí)，一般L的值為幾十mH到幾百mH。由此就構(gòu)成了石英晶體微天平的振蕩器，電路的振蕩頻率等于石英晶體振蕩片的諧振頻率，再通過(guò)主機(jī)將測(cè)的得諧振頻率轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。由于晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān)，而且可以做得，因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。
所以說(shuō)該天平利用了石英晶體諧振器的壓電特性，將石英晶振電極表面質(zhì)量變化轉(zhuǎn)化為石英晶體振蕩電路輸出電信號(hào)的頻率變化，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算機(jī)等其他輔助設(shè)備獲得高精度的數(shù)據(jù)。
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