氨气作为农业最主要的危害气体,一直困扰着农业并为人们所关注。随着科技的发展,现在对氨气的测试有了很多方法。目前大多数是采用光学的方法,这种方法具有一定的局限性,例如设备体积庞大、对环境要求高等;因此亟需设计一种体积小、成本低、携带方便、精度满足使用要求的氨气测试系统,本论文的主要工作就是围绕本需求而开展。本文以QCM传感器和高精度测试系统为主要研究内容,首先针对QCM传感器的电路做了研究,测试多种起振电路,最后选定门电路作为QCM传感器的起振电路。在整个系统中,QCM传感器实现数据采集,传输出频率数据,再通过高精度测频模块进行测量,再传输给主控器处理。便携式设备采用7寸触摸屏作为显示终端,同时显示8通道QCM数据,并采集会影响传感器的环境温度数值,进行存储分析。设备测量精度5Hz,采用等精度算法校正,显示图像具备自动调节功能。本设计主要工作围绕上述目标和指标开展,所做的具体工作如下:(1)QCM起振电路研究和设计。以QCM的物理特性入手,结合晶振设计和时频领域的经验,研究QCM多种起振电路,进行实验测试,获取实验数据,统计各个电路的优缺点,最后选取最优门电路作为QCM传感器的起振电路。(2)完成高精度测频电路设计。在传统的FPGA测频系统中,测频精度只能达到±50Hz,这个精度无法满足系统的需求。本文进行了深入研究,选取高精准TCXO作为时钟源,采用等精度算法,结合FPGA硬件采样计数,实现8通道同步高精度测频模块设计。(3)完成基于QCM的便携式氨气测试系统设计。在上述QCM传感器起振电路和高精度测频电路成功设计后,测试模块采集的数据通过串口传给ARM主控器,主控器外接触摸屏、FLASH、温度传感器、时钟芯片;通过PCB设计投板制作出样机,软硬联调完成各项功能的开发。(4)用本系统进行氨气测试和验证。在气体实验搭建标准测试环境,对比标准仪器与本系统同步进行测试,收集数据进行数据分析,纠正设备的各种设计缺陷,提出设备改进方向。