基于單片機的靜電探針自動測量系統(tǒng)

　　2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊

　　實際測量時，若不采取必要的措施，探針會將較高的等離子體電位引入測量系統(tǒng)，乃至與之相互連接的PC機系統(tǒng)，從而可能導致系統(tǒng)損壞。為了提高系統(tǒng)的安全性、抗干擾性能及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)串口部分直接從PC端取電。當串口打開的情況下，RTS和DTR處于5一15 V之間，實際測量的電壓在11.5 V左右。通過7805轉(zhuǎn)換后為MAX232提供工作電源，MAX232與單片機之間通過光耦隔開。

　　Pc端監(jiān)控軟件通過串口與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)把測量的數(shù)據(jù)傳輸給Pc端監(jiān)控軟件，有Pc端軟件進行數(shù)據(jù)的后續(xù)處理，比如顯示I-V曲線、計算等離子參數(shù)等。

　　2.4 系統(tǒng)抗干擾技術

　　等離子體一般是通過高頻高壓或射頻耦合放電產(chǎn)生，測量環(huán)境具有非常強的電磁干擾陽1。雖然靜電探針測量采用單片機技術，提高了測量的速度，大大減少了人為誤差；但要進一步提高測量數(shù)據(jù)的準確性，保證測量系統(tǒng)的可靠性和適用性，需要引入抗干擾技術。

　　本系統(tǒng)主要采取兩種抗干擾技術，即模擬抗干擾技術和數(shù)字抗干擾技術。

　?、倌M抗干擾技術：在數(shù)據(jù)采集的前端加T型LC濾波器，它對射頻信號有很大的阻抗。用鐵盒封閉測量設備，進行可靠的接地，可有效防止射頻的空間耦合干擾。

　　②數(shù)字抗干擾技術：本系統(tǒng)采用多點求平均的方法，多點求平均的點數(shù)可以通過PC端軟件進行設置。此方法在實際的測量中取得了良好的效果，可有效地降低工頻干擾的影響。

　　3 系統(tǒng)測量效果

　　本系統(tǒng)同時適合單探針和雙探針測量方式。當采用單探針進行測量時，鋸齒波加在探針上，信號接收端接等離子體設備的外殼。測量效果如圖7（a）所示。

　　當采用雙探針進行測量的時候，鋸齒波加在其中的一個探針上，另外一個探針接信號接收端。測量效果如圖7（b）所示。所繪制的曲線為礦I-V特性曲線，橫坐標為掃描電壓值，縱坐標為取樣電阻上的電壓值。流過探針的電流值可以通過取樣電阻上的電壓除以取樣電阻值得到，這一步變換在PC端實現(xiàn)，在此不詳細敘述。

　　4 結束語

　　該系統(tǒng)以單片機為核心，利用現(xiàn)代A/D、D/A技術，大大縮短了靜電探針采集數(shù)據(jù)的時間。通過針對性的采取一些抗干擾措施，提高了獲取數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性，從而為系統(tǒng)地開展等離子體特性的研究提供了保證。該系統(tǒng)已被國內(nèi)多家高校和研究所采用，并取得了良好的測量效果。