当前,随着社会工业化的发展,整个社会面临日益严重的重金属污染,尤其是在食品行业,因此对食品中重金属的检测提出了更高的要求。与其它检测方法相比,石英晶体微天平(QCM)作为一种新型传感器测量技术因具有测量精度高,装置简单、操作方便、便携性好以及成本低廉等优势而在诸多领域被深入研究和广泛应用。随着电子信息产业的飞速发展以及测量技术方面要求的逐步提高,石英晶体微天平逐步朝数字化、便携式、高频率稳定度的方向发展,使得对其频率测量的精度、稳定性、可操作性等方面提出了更高的要求。石英晶体微天平是一种可以对微小质量变化进行检测的仪器,其质量测定可达到纳克级。在一定的外界条件下,当石英晶振表面吸附其它物质时,根据石英振子的频率变化与晶体表面所吸附物质的质量变化成一定比例的原理,石英晶振的谐振频率将会随着吸附物质质量的大小而改变。QCM传感器的核心部件是夹在电极中的一对石英晶体,当电极与振荡器连接并加以电场后,石英晶体就会因为压电效应而以它的谐振频率振荡。本文首先简要地介绍了QCM的发展历史及当前的应用领域,当前食品中重金属离子的各种检测方法;然后通过石英晶体的压电特性和振动模式引出了QCM传感器在液相中的测量原理,并简要介绍了QCM传感器系统工作时的各种影响因素;然后以能陷理论为基础对QCM探头电极及基片进行设计,选用了一种新型的质量灵敏度整体性较高的环形结构电极。在对传感器系统频率测量信号的处理环节中,结合本设计需要选择了一种改进型的皮尔斯振荡电路来确保系统更好地维持谐振,设计了可以直接显示频率的频率计并编写烧录了程序,构建了完整的QCM检测平台;最后运用Sauerbrey方程为理论基础对水果中的重金属铅离子进行检测。实验结果证明:运用QCM检测水果中的重金属离子具有一定的可行性,测量结果比较好,但要投入实际应用在许多方面仍需改进。比如:测量结果与标准方法测得的数据相比差别较大,准确性不高;膜材料只能测量一种被测物质,测量指标单一;膜材料的选取的理论研究还有待加强;由于测量物质的微量性,对操作人员的要求较高。