随着重金属污染日益严重，国家急切需要一种价格低廉，使用方便，测量准确的方法对其进行检测，从而有效治理。石英晶体微天平（QCM）是一种在20世纪60年代建立起来的新型传感器测量技术，它因为响应谱广，灵敏度高，而且结构简单，成本低廉等众多优点，而被广泛使用。本论文对QCM探头进行设计，并根据Sauerbrey理论，用所设计的QCM探头检测了水果中的重金属Cu²⁺，以小引大，说明QCM在重金属质量检测中的可行性。本论文的主要内容有以下几点：1.阐述了重金属的危害及检测方法，介绍了QCM的发展历史、应用前景以及国内外现状，说明了用QCM检测重金属离子的意义。2.阐述了QCM的测量理论基础，讲解了石英晶体的压电效应，并推导了QCM气相和液相中的测量的理论公式。3.设计了QCM探头，在能陷理论的基础上，对QCM电极结构进行分析，设计了一种基于阶梯凸台结构的椭圆环形电极谐振器，并用MATLAB对其仿真。4.在分析了频率测量原理和QCM等效电路模型的基础上，对QCM用网络分析仪测量时所用的匹配网络进行设计，最终设计一种双π型匹配网络。5.通过测量猕猴桃中Cu²⁺，阐述了QCM测量水果中重金属含量的具体过程。然后对苹果、梨、橘子、柠檬中Cu²⁺含量进行测量，并与标准测量进行比较。最后分析了测量结果所出现的偏差，总结了出现偏差原因。