题目：基于QCM原理的湿度测量方法研究

湿度是大气的一个重要参数，如何实现高精度、低成本、应用环境广泛的湿度测量仪器一直都是国内乃至国际上的难题。本课题主要研究基于石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance，QCM）原理的湿度测量方法，针对基于QCM 原理的湿度测量敏感结构设计和敏感结构的温频特性、测试原理进行了深入研究，主要内容如下：1. 设计了基于QCM 原理的湿度测量敏感结构。通过对基于QCM 原理的湿度测量敏感结构的核心器件——石英晶片尺寸和电极结构的ANSYS 仿真设计，选取适于进行湿度测量的石英晶片尺寸和电极参数；针对湿度测量的要求，完成敏感结构的整体设计，使其在保证核心器件振动特性的同时又具有良好的热效应；仿真分析石英晶片的稳态温度特性和瞬态温度特性，为之后的露点测量误差补偿提供理论依据。2. 完成了敏感结构的温度特性试验研究。搭建一个基于VXI 总线的敏感结构频率测量系统，研究窄带频率自动扫描信号的时频变换方法，并分析了测量系统的不确定度，实现了一个频率测量精度可以达到10-6的频率测量系统；利用该系统完成敏感结构在-10℃~50℃温度范围内谐振频率变化量与温度的关系的试验研究，试验结果表明该温度范围内敏感结构的温度频率特性曲线近似成线性。3. 完成了基于QCM 原理的湿度测量方法的试验研究。在-10℃~35℃的环境温度范围内进行湿度测量方法的试验研究，验证本文提出的湿度测量方法的可行性。通过对不同湿度环境的露点测量，表明敏感结构在降温使QCM 的晶片表面产生结露过程中，存在一个固定的频率变化量，可以作为判断达到露点温度的一个标准，因此利用该基于QCM 原理的敏感结构进行湿度测量具有可行性。