基于單片機(jī)的靜電探針自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

　　2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊

　　實(shí)際測(cè)量時(shí)，若不采取必要的措施，探針會(huì)將較高的等離子體電位引入測(cè)量系統(tǒng)，乃至與之相互連接的PC機(jī)系統(tǒng)，從而可能導(dǎo)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)目煽啃裕到y(tǒng)串口部分直接從PC端取電。當(dāng)串口打開的情況下，RTS和DTR處于5一15 V之間，實(shí)際測(cè)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(jī)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(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸給Pc端監(jiān)控軟件，有Pc端軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的后續(xù)處理，比如顯示I-V曲線、計(jì)算等離子參數(shù)等。

　　2.4 系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

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

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

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

　?、跀?shù)字抗干擾技術(shù)：本系統(tǒng)采用多點(diǎn)求平均的方法，多點(diǎn)求平均的點(diǎn)數(shù)可以通過PC端軟件進(jìn)行設(shè)置。此方法在實(shí)際的測(cè)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(cè)量效果

　　本系統(tǒng)同時(shí)適合單探針和雙探針測(cè)量方式。當(dāng)采用單探針進(jìn)行測(cè)量時(shí)，鋸齒波加在探針上，信號(hào)接收端接等離子體設(shè)備的外殼。測(cè)量效果如圖7（a）所示。

　　當(dāng)采用雙探針進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，鋸齒波加在其中的一個(gè)探針上，另外一個(gè)探針接信號(hào)接收端。測(cè)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(biāo)為掃描電壓值，縱坐標(biāo)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(shí)現(xiàn)，在此不詳細(xì)敘述。

　　4 結(jié)束語

　　該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，利用現(xiàn)代A/D、D/A技術(shù)，大大縮短了靜電探針采集數(shù)據(jù)的時(shí)間。通過針對(duì)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(cè)量效果。