用于微纳机械传感中谐振频率跟踪的带频率计数器的自维持振荡器
信号处理
2023-09-22 v1 应用物理
仪器与探测器
摘要
基于检测和跟踪谐振频率偏移的纳米机械传感器将被用于许多应用中。各种开环和闭环跟踪方案在速度与精度之间均存在折衷，已在理论和实验上得到研究。在本工作中，我们提倡使用频率计数器作为频率偏移监测器，并结合自维持振荡器(SSO)纳米机电系统(NEMS)配置。我们推导了一个理论模型，用于表征使用最先进频率计数器的频率测量的速度与精度。基于该模型所提供的理解，我们引入了对频率计数器的新颖增强，使其折衷特性与其他跟踪方案相当。我们描述了一种基于低成本现场可编程门阵列(FPGA)的所提频率计数器实现，并将其与SSO-NEMS器件一起使用以研究其频率跟踪性能。我们在理论和实验上将所提方法与基于锁相环的方案进行比较。我们的结果表明，可以以显著降低的成本和改善的易用性实现相似或更好的性能。我们获得了理论模型预测与实验测量之间几乎完美的对应。
引用
@article{arxiv.2309.11581,
title = {Self-Sustaining Oscillator with Frequency Counter for Resonance Frequency Tracking in Micro- and Nanomechanical Sensing},
author = {Hajrudin Bešić and Alper Demir and Veljko Vukićević and Johannes Steurer and Silvan Schmid},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.11581},
year = {2023}
}