近年来,微通道悬臂梁传感器通常根据其固有频率变化来检测细胞和生物分子的质量、体积、密度和浓度等物理属性,其品质因数可达103至105,质量检测分辨率达到0.3阿克,被广泛应用于化工、生物制药和物理传感等领域。微通道悬臂梁的固有频率识别方法基于锁相环技术,通过保持微通道悬臂梁振动信号和激振信号相位差为常数来得到悬臂梁固有频率值。本文以微通道悬臂梁为研究对象,设计并开发出基于锁相环技术的微通道悬臂梁固有频率识别系统。其主要内容如下:首先,对微通道悬臂梁进行了动力学分析与仿真,为后续锁相环系统参数设计与验证提供依据。通过瑞利法和牛顿法对微通道悬臂梁进行建模,并求解出悬臂梁横向固有频率表达式,同时利用Ansys有限元软件分析不同附加质量大小和位置的下的悬臂梁频移量。其次,根据微通道悬臂梁的动力学分析与仿真结果,对锁相环系统主要参数进行设计,并针对悬臂梁的振动特性进行仿真验证。根据微通道悬臂梁的固有频率及频移量对锁相环系统各模块参数进行设计,同时利用SystemView软件对已设计好的锁相环系统参数进行悬臂梁振动特性捕获仿真验证,并在QuartusⅡ开发平台完成锁相环系统的代码实现。最后,在FPGA硬件平台上进行锁相环系统对悬臂梁振动频移带宽和频移速率功能测试。设计并实现数字信号合成器模拟微通道悬臂梁振动信号,根据悬臂梁在不同附加质量下的频移量大小,对锁相环系统的捕获带宽和捕获频移速率性能进行测试,以达到对微通道悬臂梁固有频率进行识别的功能。