CN105403355A - 一种高精度真空管真空度测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度真空管真空度测试仪及测试方法。微电流测量电路通过高精度的微电流采样，将采集到的微电流值，按其量级分为两个通道，并经高精度组合运算放大，分别输出给AD数模转换电路的两个输入端，通过读取对应输入端电压，高精度AD数模转换电路将模拟电压转换为数字量，通过光纤隔离电路I及光纤隔离电路II传到单片控制电路，单片控制电路发送微电流值到触控屏，经触控屏转换将对应气压和电流变化曲线显示在屏上。另外，在无被测件时，微电流测量电路中的自检电路可有模拟出一个测量信号，用于判别微电流测量电路是否正常。可完全替代国外同类产品，大大降低企业的采购成本；测量的速度快，测量精度高，测量错误率极低，测量范围宽。

Description

一种高精度真空管真空度测试仪及测试方法

技术领域

本发明涉及一种在军工、电子工业等领域中，用于对真空管的真空度进行高精度测量的高精度真空管真空度测试仪及测试方法。

背景技术

目前对真空管真空度的微电流测量以I-V变换电路实现为主，电路结构为电流输入运放反相输入端，同相输入端接地，反相输入端与输出端接I-V变换电阻，其特点是电流测量精度比较高，其缺点是测量范围比较窄，如测量范围涵盖6个数量级，则至少需要分四段测量，由继电器切档实现，并且在切换点附近时测量误差较大，测量速度也较慢，通常该种微电流测量方式，为保证测量精度，一般测量范围比较窄。另外一种方法是直接在回路的采样电阻上取分压，该方法的采样电阻阻值通常非常大，在测量中非常容易受到干扰，同时为保证测量精度，还需要附加补偿电路，其测量电路复杂，成本高，且测量数据一致性较差。随着真空管的发展，上述做法已无法满足真空管真空度的测量要求。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种长期工作稳定性和可靠性高，真空度测量精度可达10-7Pa的高精度真空管真空度测试仪及测试方法。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种高精度真空管真空度测试仪，包括设置在外壳内的高精度真空管真空度测试仪电路，所述高精度真空管真空度测试仪电路包括AC/DC供电电路I、AC/DC供电电路II、30KV高压直流电源电路、高压缓冲电路、触控屏电路、光纤隔离电路I、光纤隔离电路II、信号隔离电路、高隔DC/DC电路、单片控制电路及光纤接口电路，其特征在于：还包括微电流测量电路，所述30KV高压直流电源电路分别与AC/DC供电电路I、微电流测量电路及信号隔离电路连接，所述单片控制电路分别与高隔DC/DC电路、光纤接口电路、触控屏电路、信号隔离电路及光纤隔离电路II连接，所述AC/DC供电电路II分别与触控屏电路和高隔DC/DC电路连接，所述微电流测量电路分别与高压缓冲电路和光纤隔离电路I连接，所述光纤隔离电路I与光纤隔离电路II连接。

一种高精度真空管真空度测试仪的测试方法，其特征在于：单片控制电路中，主要包括通讯部分、微电流软件测量设定部分、微电流采集检测部分和控制程序；真空管负载分别与真空管真空度测试仪电路中的30KV高压直流电源电路和微电流测量电路连接；上位机与真空管真空度测试仪电路中的单片控制电路连接；

在通讯部分中，主要包括单片机1和单片机2，触控屏与单片机1之间采用RS485通讯方式，单片机1与单片机2之间采用SPI串行外设接口通讯总线，单片机2与上位机之间采用RS232通讯方式；其中单片机1用于触控屏与单片机2之间的数据传输，单片机2为测试仪的控制单元；RS485通讯参数设置为波特率19200bps，数据位8，停止位1，无校验；SPI串行外设接口是一种高速的全双工同步通讯总线，单片机1与单片机2通过四根线连接，这种方式有效的解决了触控屏发送的指令和上位机发送的指令之间的互相干扰问题，并将电源区分为近距离本控即触控屏控制和远程外控即上位机控制两种独立的工作方式；RS232通讯参数设置为波特率19200bps，数据位8，停止位1，偶校验，通讯协议为MODBUS-RTU串行通讯协议；

在微电流软件测量的本控设定部分，触控屏界面上可设定输出高压值和高压延时时间，这两个数据通过RS485通讯传输到单片机1，单片机1通过SPI通讯传输到单片机2，单片机2为控制执行单元，通过设定DAC7614-12位数模转换将数字量转换为模拟量来设定所需电压值，高压延时时间通过单片机2中的定时器控制完成；电压值为真空度测试仪要输出的高压，高压延时时间为高压到达稳定值后维持的时间；同时，触控屏设置的参数，由单片机2通过RS232传输到上位机界面；在微电流软件测量的外控设定部分，上位机上安装的上位机软件可设定输出高压值、高压延时时间，采集间隔时间，这些数据通过RS232通讯直接传输到单片机2，完成设定DAC7614和定时器的设置；该电压值为真空度测试仪要输出的高压，高压延时时间为高压到达稳定值后维持的时间，采集间隔时间为高压启动后采集的20个微电流中每个微电流之间的时间间隔，通过设定采集时间间隔，可找到采集的微电流峰峰值，以及微电流的整个测量过程的曲线；

在微电流采集检测部分，所测量的微电流范围为10nA~1.5mA，由于微电流的数量级差别较大，因此采集微电流值主要使用ADC1865-16位双通道模数转换器采集芯片完成，再由单片机2控制ADC1865的IO口，通过高速光纤通讯传输控制，从而隔离高压端与单片机端，防止干扰单片机通讯和测量；ADC1865基准为5V，采样转换电路将微电流值分为两部分采集，以保证采集值精度；ADC1865的CH0通道采集10nA~10uA范围的微电流值，CH1通道采集10uA~1.5mA范围的微电流值；

在微电流软件测量流程中，开始上电后，单片机程序初始化，上位机设置电压值，采集间隔时间，测量延时时间；测量开始后，首先按照所设定的采集间隔时间读取20个微电流值，然后单片机读取由高压反馈回来的90%电压值状态位，判断实际输出是否达到设定值的90%，当输出电压达到设定值的90%后，单片机2即按照设定的高压延时时间维持输出设定的高压，在延时结束之前，读取微电流稳态值，并将数据传回上位机，延时结束后，高压关闭，测量结束；当在测量过程中，如果实际输出高压值没有达到设定值的90%时，高压输出将直接被关闭，同时测量数据返回一个固定的错误数值。

本发明的有益效果是：该高精度真空管真空度测试仪可完全替代国外同类产品，大大降低企业的采购成本。测量的速度快，整个测量时间在200ms左右。测量精度高，测量错误率极低，测量范围宽，实际测量范围从几nA至1.5mA。抗干扰及抗高压冲击能力强，不怕输出短路，长期工作可靠性高。可以外部安装上位机软件，并通过安装的触控屏，使测试操作更加方便、灵活。

附图说明

图1是本发明的电路连接；

图2本发明中微电流测量电路的电原理图；

图3本发明中控制流程图；

图4发明实际应用中的连接框图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种高精度真空管真空度测试仪，包括设置在外壳内的高精度真空管真空度测试仪电路，高精度真空管真空度测试仪电路包括AC/DC供电电路I、AC/DC供电电路II、30KV高压直流电源电路、高压缓冲电路、触控屏电路、光纤隔离电路I、光纤隔离电路II、信号隔离电路、高隔DC/DC电路、单片控制电路及光纤接口电路，还包括微电流测量电路。

30KV高压直流电源电路分别与AC/DC供电电路I、微电流测量电路及信号隔离电路连接，单片控制电路分别与高隔DC/DC电路、光纤接口电路、触控屏电路、信号隔离电路及光纤隔离电路II连接，AC/DC供电电路II分别与触控屏电路和高隔DC/DC电路连接，微电流测量电路分别与高压缓冲电路和光纤隔离电路I连接，所述光纤隔离电路I与光纤隔离电路II连接。

上述微电流测量电路具体连接为，微电流输入到接插件J4的2脚RTN，接插件J4的1脚E接微电流测量电路参考地大地，接插件J4的2脚RTN分别接电容C20、电阻R3的一端一端、MOS管Q2的栅极及源极，电容C20另一端接微电流测量电路参考地，MOS管Q2漏极分别接二极管D9、电容C6、电阻R12的一端，电阻R12另一端接+12V，电容C6另一端接二极管D9的另一端及微电流测量电路参考地，电阻R3另一端接继电器RELAY的11脚，继电器RELAY的1脚分别接+24V、二极管D10负极、继电器RELAY的4脚，继电器RELAY的16脚分别接二极管D10正极、三极管Q3集电极，三极管Q3基极分别接电阻R27、电阻R32、电容C38的一端，电阻R27另一端分别接电容C38另一端、三极管Q3的发射极、光耦U10的3脚及+24V的参考地GND，电阻R32另一端分别接电阻R26一端、光耦U10的4脚，电阻R26另一端接+24V，光耦U10的1脚接接插件J2的1脚ZJ，光耦U10的2脚通过电阻R40接数字地DGND，继电器RELAY的8脚接接插件J3的3脚DIS，继电器RELAY的9脚接运放U7的6脚及2脚，运放U7的7脚接+9V，运放U7的4脚接-9V，运放U7的3脚接电容C3的一端、跳线JP1的2脚，电容C3的另一端接微电流测量电路参考地，跳线JP1的1脚、2脚相连并分别接电阻R37、电阻R38的一端，电阻R38另一端接微电流测量电路参考地，电阻R37另一端通过电阻R36接Vref5V，跳线JP1的3脚接电位器RW中心抽头，电位器RW另外两端的一端接Vref5V，另一端微电流测量电路参考地，基准U9的3脚接Vref5V，基准U9的2脚接微电流测量电路参考地，基准U9的1脚分别接电阻R5一端、电阻R6一端，电阻R5另一端接Vref5V，电阻R6另一端接微电流测量电路参考地，电容C5的正极接Vref5V，电容C5的负极接微电流测量电路参考地，电阻R4的一端接+9V，电阻R4的另一端接Vref5V，电阻R9的一端接Vref5V，电阻R9的另一端通过电阻R8分别接电阻R7、电容C4的一端、运放U5的3脚，电阻R7的另一端与电容C4的另一端接微电流测量电路参考地，运放U5的2脚、1脚相接并分别与电阻R13一端、MOS管Q1的漏极连接，电阻R13的另一端接微电流测量电路参考地，继电器RELAY的13脚通过电阻R2分别接电阻R11、电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别接电阻R10、电阻R0的一端、MOS管Q1的栅极及源极，电阻R0的另一端接微电流测量电路参考地，电阻R10的另一端分别接电容C1一端、运放U1的3脚，电容C1的另一端接微电流测量电路参考地，电阻R11的另一端分别接电容C2一端、运放U2的3脚，电容C2的另一端接微电流测量电路参考地，运放U2的7脚接+V2，运放U2的4脚接-V2，运放U2的1脚通过电容C9接微电流测量电路参考地，运放U2的8脚通过电容C8接微电流测量电路参考地，运放U2的5脚接微电流测量电路参考地，运放U2的2脚分别接电阻R15、电容C7的一端，电容C7的另一端分别接电阻R14一端、运放U2的6脚，电阻R14的另一端分别接电容C10、电阻R18的一端、电阻R15的另一端，电容C10的另一端接微电流测量电路参考地，电阻R18的另一端分别接电阻R19一端、运放U3的3脚，电阻R19的另一端接微电流测量电路参考地，运放U3的7脚接+V3，运放U3的4脚接-V3，运放U3的1脚接电容C12的一端，电容C12的一端接微电流测量电路参考地，运放U3的8脚通过电容C11接微电流测量电路参考地，运放U3的5脚接微电流测量电路参考地，运放U3的6脚分别接电阻R21一端、稳压管Dz1负极、电阻R34一端，稳压管Dz1正极接微电流测量电路参考地，电阻R34另一端分别接电容C40、芯片U6的3脚，电容C40另一端接微电流测量电路参考地，电阻R21另一端分别接电阻R20一端、运放U3的2脚，电阻R20另一端分别接电阻R16、电阻R17、电阻R22、电容C18、电阻R28的一端，电阻R16另一端分别接电容C13一端、运放U1的6脚，电容C13另一端分别接电阻R17另一端、运放U1的2脚，运放U1的7脚接+V1，运放U1的4脚接-V1，运放U1的8脚通过电容C14接微电流测量电路参考地，运放U1的1脚通过电容C15接微电流测量电路参考地，运放U1的5脚接微电流测量电路参考地，电容C18另一端接微电流测量电路参考地，电阻R22另一端分别接电阻R23的一端、运放U4的3脚，电阻R23另一端接微电流测量电路参考地，运放U4的7脚接+V4，运放U4的4脚接-V4，运放U4的8脚通过电容C16接微电流测量电路参考地，运放U4的1脚接电容C17一端，电容C17另一端接微电流测量电路参考地，运放的5脚接微电流测量电路参考地，运放U4的2脚分别接电阻R24一端、电阻R25一端，电阻R25另一端分别接U4的6脚、电阻R35一端、稳压管Dz2负极，稳压管Dz2正极和电阻R24另一端接微电流测量电路参考地，电阻R35另一端分别接电容C39一端、芯片U6的2脚，电容C39另一端接微电流测量电路参考地，芯片U6的10脚接Vref5V，芯片U6的9脚分别接

电阻R39一端、电容C19正极、电容C21正极、基准U11的K端及+5V端，电阻R39另一端接+9V端，电容C19、电容C21的另一端及基准U11的A端分别接微电流测量电路参考地，芯片U6的1脚接接插件J2的2脚CONV，芯片U6的8脚接接插件J2的3脚SCK，芯片U6的7脚接接插件J2的4脚SDO，芯片U6的6脚接接插件J2的5脚SDI，芯片U6的4脚接微电流测量电路参考地，芯片U6的5脚与接插件J2的7脚相连后接数字地DGND，电容Cx一端接微电流测量电路参考地，另一端接数字地DGND，接插件J2的6脚XZ接光耦U8的4脚，光耦U8的3脚接数字地DGND，光耦U8的1脚接+5V端，光耦U8的2脚通过电阻R31分别接电阻R33一端、运放U5的7脚，电阻R33另一端分别接电阻R28的另一端、电容C37一端、运放U5的5脚，电容C37的另一端接微电流测量电路参考地，运放U5的6脚分别接电阻R41一端、电阻R30一端，电阻R30另一端接微电流测量电路参考地，电阻R41另一端通过电阻R29接Vref5V，模块电源M2的1脚与电容C24一端相连后接+24V，模块电源M2的2脚与电容C24另一端相连后接+24V参考地GND，电容C22与电容C23并联，模块电源M2的6脚接电容C22正极并作为供电端+12V，模块电源M2的4脚与电容C22负极相连后接微电流测量电路参考地，模块电源M3的1脚与电容C26一端相连后接+24V，模块电源M3的2脚与电容C26另一端相连后接+24V参考地GND，模块电源M3的6脚分别接电容C25正极、二极管D1、D2、D3、D4正极并作为供电端+9V，模块电源M3的4脚与电容C25负极相连后接微电流测量电路参考地，二极管D1的负极接电容C27一端并作为供电端+V1，二极管D2的负极接电容C28一端并作为供电端+V2，二极管D3的负极接电容C29一端并作为供电端+V3，二极管D4的负极接电容C30一端并作为供电端+V4，电容C27、C28、C29、C30的另一端相连后接微电流测量电路参考地，模块电源M1的1脚与电容C32一端相连后接+24V，模块电源M1的2脚与电容C32另一端相连后接+24V参考地GND，模块电源M1的4脚分别接电容C31负极、二极管D5、D6、D7、D8负极并作为供电端-9V，模块电源M1的6脚与电容C31正极相连后接微电流测量电路参考地，二极管D5的正极接电容C33一端并作为供电端-V1，二极管D6的正极接电容C34一端并作为供电端-V2，二极管D7的正极接电容C35一端并作为供电端-V3，二极管D8的正极接电容C36一端并作为供电端-V4，电容C33、C34、C35、C36的另一端相连后接微电流测量电路参考地，J3的4脚接+24V，J3的1脚接+24V参考地GND。

上述运放U1、运放U2、运放U3、运放U4的型号均为ICL7650。运放U5型号为17358。芯片U6型号为LTC1865。运放U7型号均为OP07A。光耦U8、光耦U10型号均为P281。基准U9型号为TL431。

如图3、4所示，一种高精度真空管真空度测试仪的测试方法，单片控制电路中，主要包括通讯部分、微电流软件测量设定部分、微电流采集检测部分和控制程序；真空管负载分别与真空管真空度测试仪电路中的30KV高压直流电源电路和微电流测量电路连接；上位机与真空管真空度测试仪电路中的单片控制电路连接。

在通讯部分中，主要包括单片机1和单片机2，触控屏与单片机1之间采用RS485通讯方式，单片机1与单片机2之间采用SPI串行外设接口通讯总线，单片机2与上位机之间采用RS232通讯方式。其中单片机1用于触控屏与单片机2之间的数据传输，单片机2为测试仪的控制单元。RS485通讯参数设置为波特率19200bps，数据位8，停止位1，无校验。SPI串行外设接口是一种高速的全双工同步通讯总线，单片机1与单片机2通过四根线连接，这种方式有效的解决了触控屏发送的指令和上位机发送的指令之间的互相干扰问题，并将电源区分为近距离本控（触控屏控制）和远程外控（上位机控制）两种独立的工作方式。RS232通讯参数设置为波特率19200bps，数据位8，停止位1，偶校验，通讯协议为MODBUS-RTU串行通讯协议。

在微电流软件测量的本控设定部分，触控屏界面上可设定输出高压值和高压延时时间，这两个数据通过RS485通讯传输到单片机1，单片机1通过SPI通讯传输到单片机2，单片机2为控制执行单元，通过设定DAC7614-12位数模转换将数字量转换为模拟量来设定所需电压值，高压延时时间通过单片机2中的定时器控制完成。电压值为真空度测试仪要输出的高压，高压延时时间为高压到达稳定值后维持的时间。同时，触控屏设置的参数，由单片机2通过RS232传输到上位机界面。在微电流软件测量的外控设定部分，上位机上安装的上位机软件可设定输出高压值、高压延时时间，采集间隔时间，这些数据通过RS232通讯直接传输到单片机2，完成设定DAC7614和定时器的设置。该电压值为真空度测试仪要输出的高压，高压延时时间为高压到达稳定值后维持的时间，采集间隔时间为高压启动后采集的20个微电流中每个微电流之间的时间间隔，通过设定采集时间间隔，可找到采集的微电流峰峰值，以及微电流的整个测量过程的曲线。

在微电流采集检测部分，所测量的微电流范围为10nA~1.5mA，由于微电流的数量级差别较大，因此采集微电流值主要使用ADC1865-16位双通道模数转换器采集芯片完成，再由单片机2控制ADC1865的IO口，通过高速光纤通讯传输控制，从而隔离高压端与单片机端，防止干扰单片机通讯和测量。ADC1865基准为5V，采样转换电路将微电流值分为两部分采集，以保证采集值精度。ADC1865的CH0通道采集10nA~10uA范围的微电流值，CH1通道采集10uA~1.5mA范围的微电流值。

在微电流软件测量流程中，开始上电后，单片机程序初始化，上位机设置电压值，采集间隔时间，测量延时时间。测量开始后，首先按照所设定的采集间隔时间读取20个微电流值，然后单片机读取由高压反馈回来的90%电压值状态位，判断实际输出是否达到设定值的90%，当输出电压达到设定值的90%后，单片机2即按照设定的高压延时时间维持输出设定的高压，在延时结束之前，读取微电流稳态值，并将数据传回上位机，延时结束后，高压关闭，测量结束。当在测量过程中，如果实际输出高压值没有达到设定值的90%时，高压输出将直接被关闭，同时测量数据返回一个固定的错误数值。

通过微电流测量电路的高精度取样和运算，完成数据的精准采集。同时采用光纤通讯技术，一方面完成数据的数字化传输，另一方面实现电气隔离，防止高压侧对单片控制电路的干扰与冲击；

整个真空度测量仪器由单片机控制，它包括控制芯片、DA转换、RS485通信、RS232通信等，软件通讯协议为MODBUS-RTU串行通信协议。通讯格式：波特率19200bps，数据位8，停止位1，校验位EVEN。

电源上电后，单片机程序初始化，由上位机设定电压值，采集间隔时间值，测量延时时间，其中，采集间隔时间为测量开始时测量得到的20个微电流值的间隔时间，测量时输出的高压上升时间小于200ms，通过设定采集间隔时间可以大致将真空度微电流曲线描绘出来。

高压直流电源作为真空测量的工作电源，采用谐振电路，减小输出纹波，提高真空度测量精度。

系统电路整体选择低噪声、低温漂、稳定性好的元器件，提高长期工作可靠性。

工作原理

单片控制电路接收到触控屏发来的控制信息，通过信号隔离电路传到30KV高压直流电源电路，30KV高压直流电源电路启动高压，高压工作通过被测件、高压缓冲电路及微电流测量电路回到30KV高压直流电源电路。

微电流测量电路通过高精度的微电流采样，将采集到的微电流值，按其量级分为两个通道，并经高精度组合运算放大，分别输出给高精度AD数模转换(LTC1865)电路的两个输入端，通过读取对应输入端电压，高精度AD数模转换电路将模拟电压转换为数字量，通过光纤隔离电路I及光纤隔离电路II传到单片控制电路，单片控制电路发送微电流值到触控屏，经触控屏转换将对应气压和电流变化曲线显示在屏上。另外，在无被测件时，微电流测量电路中的自检电路可有模拟出一个测量信号，用于判别微电流测量电路是否正常。

光纤接口电路用于真空度测量系统与上位机控制软件的连接，实现远程控制。

通过触控屏输入控制信息及显示测量信息，其内部可植入程序，可记忆多组对照参数，可根据单片控制电路返回信息显示电流压强数据及电流曲线，可设定输出电压、数据采集延迟时间、数据采集间隔、高压工作时间等。

Claims (3)

1.一种高精度真空管真空度测试仪，包括设置在外壳内的高精度真空管真空度测试仪电路，所述高精度真空管真空度测试仪电路包括AC/DC供电电路I、AC/DC供电电路II、30KV高压直流电源电路、高压缓冲电路、触控屏电路、光纤隔离电路I、光纤隔离电路II、信号隔离电路、高隔DC/DC电路、单片控制电路及光纤接口电路，其特征在于：还包括微电流测量电路，所述30KV高压直流电源电路分别与AC/DC供电电路I、微电流测量电路及信号隔离电路连接，所述单片控制电路分别与高隔DC/DC电路、光纤接口电路、触控屏电路、信号隔离电路及光纤隔离电路II连接，所述AC/DC供电电路II分别与触控屏电路和高隔DC/DC电路连接，所述微电流测量电路分别与高压缓冲电路和光纤隔离电路I连接，所述光纤隔离电路I与光纤隔离电路II连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度真空管真空度测试仪，其特征在于：所述微电流测量电路具体连接为，微电流输入到接插件J4的2脚RTN，接插件J4的1脚E接微电流测量电路参考地大地，接插件J4的2脚RTN分别接电容C20、电阻R3的一端一端、MOS管Q2的栅极及源极，电容C20另一端接微电流测量电路参考地，MOS管Q2漏极分别接二极管D9、电容C6、电阻R12的一端，电阻R12另一端接+12V，电容C6另一端接二极管D9的另一端及微电流测量电路参考地，电阻R3另一端接继电器RELAY的11脚，继电器RELAY的1脚分别接+24V、二极管D10负极、继电器RELAY的4脚，继电器RELAY的16脚分别接二极管D10正极、三极管Q3集电极，三极管Q3基极分别接电阻R27、电阻R32、电容C38的一端，电阻R27另一端分别接电容C38另一端、三极管Q3的发射极、光耦U10的3脚及+24V的参考地GND，电阻R32另一端分别接电阻R26一端、光耦U10的4脚，电阻R26另一端接+24V，光耦U10的1脚接接插件J2的1脚ZJ，光耦U10的2脚通过电阻R40接数字地DGND，继电器RELAY的8脚接接插件J3的3脚DIS，继电器RELAY的9脚接运放U7的6脚及2脚，运放U7的7脚接+9V，运放U7的4脚接-9V，运放U7的3脚接电容C3的一端、跳线JP1的2脚，电容C3的另一端接微电流测量电路参考地，跳线JP1的1脚、2脚相连并分别接电阻R37、电阻R38的一端，电阻R38另一端接微电流测量电路参考地，电阻R37另一端通过电阻R36接Vref5V，跳线JP1的3脚接电位器RW中心抽头，电位器RW另外两端的一端接Vref5V，另一端微电流测量电路参考地，基准U9的3脚接Vref5V，基准U9的2脚接微电流测量电路参考地，基准U9的1脚分别接电阻R5一端、电阻R6一端，电阻R5另一端接Vref5V，电阻R6另一端接微电流测量电路参考地，电容C5的正极接Vref5V，电容C5的负极接微电流测量电路参考地，电阻R4的一端接+9V，电阻R4的另一端接Vref5V，电阻R9的一端接Vref5V，电阻R9的另一端通过电阻R8分别接电阻R7、电容C4的一端、运放U5的3脚，电阻R7的另一端与电容C4的另一端接微电流测量电路参考地，运放U5的2脚、1脚相接并分别与电阻R13一端、MOS管Q1的漏极连接，电阻R13的另一端接微电流测量电路参考地，继电器RELAY的13脚通过电阻R2分别接电阻R11、电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别接电阻R10、电阻R0的一端、MOS管Q1的栅极及源极，电阻R0的另一端接微电流测量电路参考地，电阻R10的另一端分别接电容C1一端、运放U1的3脚，电容C1的另一端接微电流测量电路参考地，电阻R11的另一端分别接电容C2一端、运放U2的3脚，电容C2的另一端接微电流测量电路参考地，运放U2的7脚接+V2，运放U2的4脚接-V2，运放U2的1脚通过电容C9接微电流测量电路参考地，运放U2的8脚通过电容C8接微电流测量电路参考地，运放U2的5脚接微电流测量电路参考地，运放U2的2脚分别接电阻R15、电容C7的一端，电容C7的另一端分别接电阻R14一端、运放U2的6脚，电阻R14的另一端分别接电容C10、电阻R18的一端、电阻R15的另一端，电容C10的另一端接微电流测量电路参考地，电阻R18的另一端分别接电阻R19一端、运放U3的3脚，电阻R19的另一端接微电流测量电路参考地，运放U3的7脚接+V3，运放U3的4脚接-V3，运放U3的1脚接电容C12的一端，电容C12的一端接微电流测量电路参考地，运放U3的8脚通过电容C11接微电流测量电路参考地，运放U3的5脚接微电流测量电路参考地，运放U3的6脚分别接电阻R21一端、稳压管Dz1负极、电阻R34一端，稳压管Dz1正极接微电流测量电路参考地，电阻R34另一端分别接电容C40、芯片U6的3脚，电容C40另一端接微电流测量电路参考地，电阻R21另一端分别接电阻R20一端、运放U3的2脚，电阻R20另一端分别接电阻R16、电阻R17、电阻R22、电容C18、电阻R28的一端，电阻R16另一端分别接电容C13一端、运放U1的6脚，电容C13另一端分别接电阻R17另一端、运放U1的2脚，运放U1的7脚接+V1，运放U1的4脚接-V1，运放U1的8脚通过电容C14接微电流测量电路参考地，运放U1的1脚通过电容C15接微电流测量电路参考地，运放U1的5脚接微电流测量电路参考地，电容C18另一端接微电流测量电路参考地，电阻R22另一端分别接电阻R23的一端、运放U4的3脚，电阻R23另一端接微电流测量电路参考地，运放U4的7脚接+V4，运放U4的4脚接-V4，运放U4的8脚通过电容C16接微电流测量电路参考地，运放U4的1脚接电容C17一端，电容C17另一端接微电流测量电路参考地，运放的5脚接微电流测量电路参考地，运放U4的2脚分别接电阻R24一端、电阻R25一端，电阻R25另一端分别接U4的6脚、电阻R35一端、稳压管Dz2负极，稳压管Dz2正极和电阻R24另一端接微电流测量电路参考地，电阻R35另一端分别接电容C39一端、芯片U6的2脚，电容C39另一端接微电流测量电路参考地，芯片U6的10脚接Vref5V，芯片U6的9脚分别接

电阻R39一端、电容C19正极、电容C21正极、基准U11的K端及+5V端，电阻R39另一端接+9V端，电容C19、电容C21的另一端及基准U11的A端分别接微电流测量电路参考地，芯片U6的1脚接接插件J2的2脚CONV，芯片U6的8脚接接插件J2的3脚SCK，芯片U6的7脚接接插件J2的4脚SDO，芯片U6的6脚接接插件J2的5脚SDI，芯片U6的4脚接微电流测量电路参考地，芯片U6的5脚与接插件J2的7脚相连后接数字地DGND，电容Cx一端接微电流测量电路参考地，另一端接数字地DGND，接插件J2的6脚XZ接光耦U8的4脚，光耦U8的3脚接数字地DGND，光耦U8的1脚接+5V端，光耦U8的2脚通过电阻R31分别接电阻R33一端、运放U5的7脚，电阻R33另一端分别接电阻R28的另一端、电容C37一端、运放U5的5脚，电容C37的另一端接微电流测量电路参考地，运放U5的6脚分别接电阻R41一端、电阻R30一端，电阻R30另一端接微电流测量电路参考地，电阻R41另一端通过电阻R29接Vref5V，模块电源M2的1脚与电容C24一端相连后接+24V，模块电源M2的2脚与电容C24另一端相连后接+24V参考地GND，电容C22与电容C23并联，模块电源M2的6脚接电容C22正极并作为供电端+12V，模块电源M2的4脚与电容C22负极相连后接微电流测量电路参考地，模块电源M3的1脚与电容C26一端相连后接+24V，模块电源M3的2脚与电容C26另一端相连后接+24V参考地GND，模块电源M3的6脚分别接电容C25正极、二极管D1、D2、D3、D4正极并作为供电端+9V，模块电源M3的4脚与电容C25负极相连后接微电流测量电路参考地，二极管D1的负极接电容C27一端并作为供电端+V1，二极管D2的负极接电容C28一端并作为供电端+V2，二极管D3的负极接电容C29一端并作为供电端+V3，二极管D4的负极接电容C30一端并作为供电端+V4，电容C27、C28、C29、C30的另一端相连后接微电流测量电路参考地，模块电源M1的1脚与电容C32一端相连后接+24V，模块电源M1的2脚与电容C32另一端相连后接+24V参考地GND，模块电源M1的4脚分别接电容C31负极、二极管D5、D6、D7、D8负极并作为供电端-9V，模块电源M1的6脚与电容C31正极相连后接微电流测量电路参考地，二极管D5的正极接电容C33一端并作为供电端-V1，二极管D6的正极接电容C34一端并作为供电端-V2，二极管D7的正极接电容C35一端并作为供电端-V3，二极管D8的正极接电容C36一端并作为供电端-V4，电容C33、C34、C35、C36的另一端相连后接微电流测量电路参考地，J3的4脚接+24V，J3的1脚接+24V参考地GND。

3.一种高精度真空管真空度测试仪的测试方法，其特征在于：单片控制电路中，主要包括通讯部分、微电流软件测量设定部分、微电流采集检测部分和控制程序；真空管负载分别与真空管真空度测试仪电路中的30KV高压直流电源电路和微电流测量电路连接；上位机与真空管真空度测试仪电路中的单片控制电路连接；

在通讯部分中，主要包括单片机1和单片机2，触控屏与单片机1之间采用RS485通讯方式，单片机1与单片机2之间采用SPI串行外设接口通讯总线，单片机2与上位机之间采用RS232通讯方式；其中单片机1用于触控屏与单片机2之间的数据传输，单片机2为测试仪的控制单元；RS485通讯参数设置为波特率19200bps，数据位8，停止位1，无校验；SPI串行外设接口是一种高速的全双工同步通讯总线，单片机1与单片机2通过四根线连接，这种方式有效的解决了触控屏发送的指令和上位机发送的指令之间的互相干扰问题，并将电源区分为近距离本控即触控屏控制和远程外控即上位机控制两种独立的工作方式；RS232通讯参数设置为波特率19200bps，数据位8，停止位1，偶校验，通讯协议为MODBUS-RTU串行通讯协议；

在微电流软件测量的本控设定部分，触控屏界面上可设定输出高压值和高压延时时间，这两个数据通过RS485通讯传输到单片机1，单片机1通过SPI通讯传输到单片机2，单片机2为控制执行单元，通过设定DAC7614-12位数模转换将数字量转换为模拟量来设定所需电压值，高压延时时间通过单片机2中的定时器控制完成；电压值为真空度测试仪要输出的高压，高压延时时间为高压到达稳定值后维持的时间；同时，触控屏设置的参数，由单片机2通过RS232传输到上位机界面；在微电流软件测量的外控设定部分，上位机上安装的上位机软件可设定输出高压值、高压延时时间，采集间隔时间，这些数据通过RS232通讯直接传输到单片机2，完成设定DAC7614和定时器的设置；该电压值为真空度测试仪要输出的高压，高压延时时间为高压到达稳定值后维持的时间，采集间隔时间为高压启动后采集的20个微电流中每个微电流之间的时间间隔，通过设定采集时间间隔，可找到采集的微电流峰峰值，以及微电流的整个测量过程的曲线；

在微电流采集检测部分，所测量的微电流范围为10nA~1.5mA，由于微电流的数量级差别较大，因此采集微电流值主要使用ADC1865-16位双通道模数转换器采集芯片完成，再由单片机2控制ADC1865的IO口，通过高速光纤通讯传输控制，从而隔离高压端与单片机端，防止干扰单片机通讯和测量；ADC1865基准为5V，采样转换电路将微电流值分为两部分采集，以保证采集值精度；ADC1865的CH0通道采集10nA~10uA范围的微电流值，CH1通道采集10uA~1.5mA范围的微电流值；

在微电流软件测量流程中，开始上电后，单片机程序初始化，上位机设置电压值，采集间隔时间，测量延时时间；测量开始后，首先按照所设定的采集间隔时间读取20个微电流值，然后单片机读取由高压反馈回来的90%电压值状态位，判断实际输出是否达到设定值的90%，当输出电压达到设定值的90%后，单片机2即按照设定的高压延时时间维持输出设定的高压，在延时结束之前，读取微电流稳态值，并将数据传回上位机，延时结束后，高压关闭，测量结束；当在测量过程中，如果实际输出高压值没有达到设定值的90%时，高压输出将直接被关闭，同时测量数据返回一个固定的错误数值。