CN100508102C - 一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法 - Google Patents

一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100508102C
CN100508102C CNB2006101344810A CN200610134481A CN100508102C CN 100508102 C CN100508102 C CN 100508102C CN B2006101344810 A CNB2006101344810 A CN B2006101344810A CN 200610134481 A CN200610134481 A CN 200610134481A CN 100508102 C CN100508102 C CN 100508102C
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
probe
virtual instrument
signal
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006101344810A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1988106A (zh
Inventor
陆文琪
邓新绿
刘佳宏
徐军
董闯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Yingkou Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CNB2006101344810A priority Critical patent/CN100508102C/zh
Publication of CN1988106A publication Critical patent/CN1988106A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100508102C publication Critical patent/CN100508102C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明涉及到一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法，用于诊断等离子体的空间电位、电荷密度、电子温度等参数。其特征是使用“准直流”探针偏置信号代替常规的锯齿波扫描偏置信号，利用虚拟仪器代替常规的扫描信号发生器生成探针偏置信号并对探针的电压、电流信号进行采集和分析计算。本发明的效果和益处是不需要电流与电压信号采集同步，降低了对数据采集卡的要求；可通过多次采集提高数据的信噪比；更重要的是可以通过灵活地变更采样率克服等离子体波动的干扰，从而能够对波动的等离子体进行诊断。

Description

一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法
技术领域
本发明属于等离子体科学与技术领域，涉及到一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法，用于诊断等离子体的空间电位、电荷密度、电子温度等参数。
背景技术
常规的利用朗缪尔探针诊断等离子体参数的方法是：利用计算机或触发器触发信号发生器发生一个锯齿波扫描电压对探针进行偏置，在锯齿波扫描周期内对探针的电压和电流信号进行等时间间隔的采集，然后对采集到的电流、电压数据进行分析计算，得出等离子体的各个参数。这种方法的缺点是：1.需要使用具有同步采集功能的数据采集卡以保证电流与电压信号采集的准确同步，其价格通常数倍于不要求严格同步的数据采集卡。2.由于电流、电压在诊断过程中持续变化，对于每一个偏置电压只能在同一瞬间采集一个电流数据，因此信噪比低。3.只能诊断稳定的等离子体，因为在锯齿波扫描周期内发生的等离子体的变化与扰动会引起电流、电压特性曲线的畸变，不能得到正确的等离子体参数。
造成以上问题的主要原因是探针的偏置和电流、电压信号的采集都缺乏必要的灵活性。其中探针的锯齿波扫描偏置信号由信号发生器的电路硬件定制，诊断中偏置电压随时间连续线性地增大，不能根据等离子体中的波动和数据采集的需要进行变化和调整。另一方面，锯齿波扫描信号的固有形式限制了电流、电压信号采集的灵活性，即只能在锯齿波扫描周期内进行等时间间隔的采集，而不能对某一偏置下的电流信号进行多次重复采集。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法，以解决常规的利用朗缪尔探针诊断等离子体参数的方法中探针偏置与数据采集缺乏灵活性的不足。该方法不需要电流与电压信号采集同步，降低了对数据采集卡的要求；可以通过多次采集提高数据的信噪比；更重要的是可以通过灵活地变更采样率克服等离子体波动的干扰，从而能够对波动的等离子体进行诊断。
本发明技术方案是：
1.使用“准直流”探针偏置信号代替常规的锯齿波扫描偏置信号，其中“准直流”信号是指等电压间隔的直流电压序列形式的信号。
2.利用虚拟仪器代替常规的扫描信号发生器生成探针偏置信号并对探针的电压、电流信号进行采集和分析计算。探针偏置信号的生成、电压-电流数据的采集、以及对数据的分析计算处理全过程基于虚拟仪器实现，其中虚拟仪器指由计算机、计算机软件和模数/数模转换卡所组成的系统。
在上述方案中，“准直流”形式的探针偏置方式使探针在电压、电流信号的采集期间保持在稳定的偏置状态下，从而能够对电压、电流信号进行多次重复采集，还可以根据需要变更采样率，以提高信噪比和克服等离子体波动的干扰；虚拟仪器是一种基于计算机的仪器，其特点是以通用的计算机硬件及操作系统为依托实现各种仪器功能。本发明中的虚拟仪器指由计算机、计算机软件和模数/数模转换卡所组成的系统。虚拟仪器的使用使探针的偏置与数据的采集能够通过计算机得到灵活的控制，并保证探针的偏置与数据的采集之间保持正确的时序关系。
本发明的有益效果是：
(a)本发明的方法不需要电流与电压信号的采集同步进行，因此可以用不具备同步采集功能的数据采集卡代替价格昂贵的具有同步采集功能的数据采集卡。
(b)本发明的方法可以对每一组电流、电压信号进行多次重复采集并取平均值，从而大幅提高数据的信噪比。
(c)本发明的方法能够灵活地调整电流、电压信号采集的采样率和采样数以消除等离子体波动的干扰，从而能够对波动的等离子体进行诊断。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2是准直流偏置原理示意图。
图3是利用本发明对磁控放电等离子体进行诊断的实施例。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
在图1中，虚拟仪器软件用Labview8.2编程，模数/数模转换卡使用NationalInstruments公司的具有模拟输出功能的USB-6211数据采集卡。放大驱动电路和探针与常规的朗缪尔探针系统中使用的相同。
在图2中，“准直流”信号由等电压间隔的直流电压序列构成，直流电压序列之间的电压间隔为0.05～0.5V。由于直流电压序列之间的电压间隔很小，在整个扫描过程中探针的偏置电压近似于连续变化。“准直流”偏置下的探针在电流、电压数据采集过程中处于稳定的直流偏置状态，因此电压与电流信号的采集不要求同步。另一方面，采用“准直流”偏置摆脱了锯齿波扫描信号的周期时间限制，可以利用多次重复采集取平均的方法提高数据的信噪比。更重要的是可以灵活地调整电流、电压信号采集的采样率和采样数，使在某一偏置下的取样覆盖多个等离子体波动周期，从而能够通过平均消除等离子体波动的干扰，对波动的等离子体进行诊断。
在图3的实施例中，(a)、(b)分别为用120千次每秒和10千次每秒的采样率测得的等离子体的电流-电压特性曲线，所有数据都是对1000次测量进行平均的结果，排除了随机噪声信号的因素。图3(a)中电子电流信号的波动非常大，难以用来计算等离子体参数。这是因为120千次每秒的采样率过高，使得对每一个偏置下对电流的1000次测量不能覆盖整个等离子体波动周期，因此不能通过平均消除等离子体波动的干扰。图3(b)中将采样率设为10千次每秒后，得到了清晰的电流-电压特性曲线。等离子体参数由计算机对该数据进行自动计算处理给出。

Claims (2)

1.一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法，其特征是：使用“准直流”探针偏置信号代替常规的锯齿波扫描偏置信号；利用虚拟仪器代替常规的扫描信号发生器生成探针偏置信号并对探针的电压、电流信号进行采集和分析计算；探针偏置信号为“准直流”形式，即由等电压间隔的直流电压序列构成，直流电压序列之间的电压间隔为0.05～0.5V。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法，其特征是：探针偏置信号的生成、电压-电流数据的采集、以及对数据的分析计算处理全过程基于虚拟仪器实现，其中虚拟仪器指由计算机、计算机软件和模数/数模转换卡所组成的系统。
CNB2006101344810A 2006-12-01 2006-12-01 一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法 Expired - Fee Related CN100508102C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101344810A CN100508102C (zh) 2006-12-01 2006-12-01 一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101344810A CN100508102C (zh) 2006-12-01 2006-12-01 一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1988106A CN1988106A (zh) 2007-06-27
CN100508102C true CN100508102C (zh) 2009-07-01

Family

ID=38184844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101344810A Expired - Fee Related CN100508102C (zh) 2006-12-01 2006-12-01 一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100508102C (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102650663B (zh) * 2011-02-28 2014-12-31 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种获取等离子体伏安特性曲线方法
CN103017820A (zh) * 2012-11-25 2013-04-03 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 人为等离子体分布特性的测试系统
CN104422478B (zh) * 2013-08-23 2017-05-17 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种超高速撞击中瞬态等离子体参数测量的方法
CN105704900B (zh) * 2016-04-19 2018-10-16 陈兆权 一种正负调幅脉冲驱动静电探针及数据采集分析一体装置
CN106568805B (zh) * 2016-11-08 2018-01-05 华中科技大学 一种高集成度朗缪尔探针诊断系统及方法
CN106771675A (zh) * 2016-12-19 2017-05-31 兰州空间技术物理研究所 利用偏置电流测量等离子体空间电位的探针及测量方法
CN114071848B (zh) * 2021-09-29 2024-02-23 太原市华纳方盛科技有限公司 等离子体诊断电路及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4006404A (en) * 1976-01-30 1977-02-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulsed plasma probe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4006404A (en) * 1976-01-30 1977-02-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulsed plasma probe

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Langmuir探针在等离子体诊断中的抗干扰方法. 李亚磊，邓新绿，徐军.真空科学与技术学报，第25卷第6期. 2005 *
等离子体特性的静电探针测量技术. 陶孟仙.佛山科学技术学院学报（自然科学版），第18卷第3期. 2000 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1988106A (zh) 2007-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100508102C (zh) 一种基于虚拟仪器的朗缪尔探针等离子体诊断方法
US9804200B2 (en) Digital oscilloscope comprising multiple data acquisition pathways
CN1157103C (zh) 用于等离子体诊断的复合探针
CN1230683C (zh) 初级测量值与导出参数的同时显示
CN105824817B (zh) 一种闪烁脉冲的数字化方法
CN104991142B (zh) 一种信号分析仪、装置及处理方法
CN102565484B (zh) 具有精细触发功能的数字示波器
CN110632387A (zh) 一种基于交流量子电压的谐波电压测量方法
TW200827732A (en) Filtering techniques to remove noise from a periodic signal and Irms calculations
WO2006091810A2 (en) Measuring components of jitter
JPH0447269B2 (zh)
CN113098512B (zh) 一种基于fft和cordic算法的高速高精度阻抗数据采集系统
CN109901472A (zh) 一种基于fpga的顺序等效采样系统
CN109632963A (zh) 一种基于时不变特征信号构建的结构损伤四维成像方法
CN109444559A (zh) 脉冲信号的采样方法、重建方法和装置
CN106413237A (zh) 一种基于数据采集卡的多振幅交流偏置探针等离子体诊断方法
CN103901243B (zh) 一种具有高触发精度的示波器
Ochoukov et al. Ion temperature measurement techniques using fast sweeping retarding field analyzer (RFA) in strongly intermittent ASDEX Upgrade tokamak plasmas
CN104076178B (zh) 一种具有改进触发功能的示波器
Franks et al. CMOS monolithic microelectrode array for stimulation and recording of natural neural networks
CN116318155B (zh) 一种精密时基等效采样装置及方法
CN114791581B (zh) 基于星型磁场传感器阵列噪声深度重建的信号动态去噪方法
CN103105533A (zh) 一种次同步振荡智能分析方法及系统
US6469492B1 (en) Precision RMS measurement
CN201251601Y (zh) 一种基于频率测量的弱低频瞬时抖动信号检测电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: DLUT TECHNOLOGY TRANSFER CENTER CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Effective date: 20120426

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20120426

Address after: 2302, room 541, 116024 Huangpu Road, hi tech park, Dalian

Patentee after: Dalian University of Technology Technology Transfer Center Co Ltd

Address before: 116024 Liaoning, Dalian, Ganjingzi Ling Road, No. 2

Patentee before: Dalian University of Technology

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: YINKOU INSTITUTE OF DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOG

Free format text: FORMER OWNER: TECHNOLOGY TRANSFER CENTER CO., LTD. OF DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Effective date: 20120612

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 116024 DALIAN, LIAONING PROVINCE TO: 115226 YINGKOU, LIAONING PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20120612

Address after: 115226, Liaoning Yingkou coastal industrial base, room 515

Patentee after: Dalian Yingkou Research Institute Co Ltd

Address before: 2302, room 541, 116024 Huangpu Road, hi tech park, Dalian

Patentee before: Dalian University of Technology Technology Transfer Center Co Ltd

DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Dalian Yingkou Research Institute Co Ltd

Document name: Notification to Pay the Fees

DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Dalian Yingkou Research Institute Co Ltd

Document name: Notification of Termination of Patent Right

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090701

Termination date: 20121201