基于單片機的靜電探針自動(dòng)測量系統

　　2.3 數據傳輸模塊

　　實(shí)際測量時(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量系統，乃至與之相互連接的PC機系統，從而可能導致系統損壞。為了提高系統的安全性、抗干擾性能及數據傳輸的可靠性，系統串口部分直接從PC端取電。當串口打開(kāi)的情況下，RTS和DTR處于5一15 V之間，實(shí)際測量的電壓在11.5 V左右。通過(guò)7805轉換后為MAX232提供工作電源，MAX232與單片機之間通過(guò)光耦隔開(kāi)。

　　Pc端監控軟件通過(guò)串口與系統相連，系統把測量的數據傳輸給Pc端監控軟件，有Pc端軟件進(jìn)行數據的后續處理，比如顯示I-V曲線(xiàn)、計算等離子參數等。

　　2.4 系統抗干擾技術(shù)

　　等離子體一般是通過(guò)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(yáng)1。雖然靜電探針測量采用單片機技術(shù)，提高了測量的速度，大大減少了人為誤差；但要進(jìn)一步提高測量數據的準確性，保證測量系統的可靠性和適用性，需要引入抗干擾技術(shù)。

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

　?、倌M抗干擾技術(shù)：在數據采集的前端加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(jìn)行可靠的接地，可有效防止射頻的空間耦合干擾。

　?、跀底挚垢蓴_技術(shù)：本系統采用多點(diǎn)求平均的方法，多點(diǎn)求平均的點(diǎn)數可以通過(guò)PC端軟件進(jìn)行設置。此方法在實(shí)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 系統測量效果

　　本系統同時(shí)適合單探針和雙探針測量方式。當采用單探針進(jìn)行測量時(shí)，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(jìn)行測量的時(shí)候，鋸齒波加在其中的一個(gè)探針上，另外一個(gè)探針接信號接收端。測量效果如圖7（b）所示。所繪制的曲線(xiàn)為礦I-V特性曲線(xiàn)，橫坐標為掃描電壓值，縱坐標為取樣電阻上的電壓值。流過(guò)探針的電流值可以通過(guò)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，在此不詳細敘述。

　　4 結束語(yǔ)

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