随着MEMS技术的发展,MEMS生化传感器逐渐用在材料分析领域。传统的材料分析方法只能根据大量正交实验中材料的表象特征来定性分析材料性能。动态质量分析仪(Resonant Microgravimetric Analyzer)是一种定量评估材料性能的创新型仪器。仪器采用MEMS微悬臂梁作生化传感器,结合变温微称重法,可以从热力学与动力学理论分析出能表征材料性能的物理化学参数,如焓变(35)H、熵变(35)S、活化能aE等,避免根据实验表象分析材料性能带来的盲目性。变温微称重法需要在多种恒定温度下精确提取参数,又由于悬臂梁采用的电热激励驱动方式和生化反应中的反应热都会对温度造成影响。因此,精确稳定的温控系统能对仪器提取材料参数的准确度和效率尤为重要。目前并没有满足动态质量分析仪温度需求的温控系统,因此本文研究设计了适用于MEMS生化传感器的精密温控系统。主要工作如下:(1)温控系统设计方案。该部分首先介绍了谐振式微悬臂梁的基本工作原理和热力学与动力学参数提取方法,分析了动态质量分析仪在各环节对温度的影响。由此,针对仪器的温控需求设计了多反馈闭环温度控制系统,解决传统温控系统中存在温度梯度、温控精度差、变温速度慢以及温控范围窄等问题。(2)系统硬件设计。使用脉冲宽度调制技术驱动半导体制冷器控制温度,具有良好的线性控制效果,并达到了120W的高输出功率。基于铂电阻设计高精度温度检测模块,设计信号调理电路构建阻值与电压良好的线性关系,理论测温精度达到0.01?C;基于微处理器实现温控系统的算法和硬件驱动,实现简单,系统集成度高。(3)系统算法设计。利用最小二乘原理拟合铂电阻阻值与测试电压的线性关系,根据铂电阻分度表查表计算温度值,避免直接拟合阻值与温度带来非线性误差;对温度信号进行SG滤波,降低传感器噪声并提高PID控制器抗干扰性;使用神经网络整定PID参数,使得传统PID控制器具有自整定参数和自适应环境变化的能力。测试结果表明,温控范围达到-40~170?C,生化反应的温度精度达到±0.05?C,室温下升温速度为40?C/min,降温速度为20?C/min。温控性能优于生化分析领域中主要仪器,并且解决了温度梯度的问题,满足动态质量分析仪的温度需求。最后,在温控系统中通过生化分析实验测试了介孔材料对于甲基膦酸二甲酯的吸脱附性能,验证了该温控系统具有良好性能。