CN112014761A - 一种漏波检测装置、方法及射频电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种漏波检测装置、方法及射频电源，所述漏波检测装置包括若干个天线阵列、检测模块和控制模块；若干个天线阵列设置在待测射频电源的外壳上且与检测模块连接，用于接收待测射频电源泄漏的电磁能量；所述检测模块还与控制模块连接，用于检测天线阵列接收到的电磁能量的功率值并输出至控制模块；所述控制模块用于将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号。本发明实施例通过在待测射频电源的外壳上设置多个天线阵列接收漏波辐射并检测该漏波辐射的功率大小，根据检测结果对比判断当前的漏波状态进而灵活调整射频电源的工作状态，可实现实时的漏波检测和控制，保障了操作人员的人身安全。

Description

一种漏波检测装置、方法及射频电源
技术领域
本发明涉及射频电源技术领域，尤其涉及一种漏波检测装置、方法及射频电源。
背景技术
目前射频电源应用广泛，其典型的应用是作为等离子刻蚀的前端。等离子刻蚀发生的场所称为等离子体腔，在等离子体未点燃时，相当于真空腔，当加入高功率能量时，等离子体点燃，阻抗迅速从原来的高阻抗下降，从而轰击至预先放置的靶材上，使得靶材带正电，与材料进行反应，完成刻蚀过程。
为产生等离子体，射频电源输出功率往往需要千瓦级别，典型的输出功率为5kW。然而在刻蚀过程中，若射频电源和反应腔室之间发生阻抗失配，则可能导致反射功率过大多系统造成冲击，造成散热不良、谐波过高甚至泄漏电磁波对人体造成伤害等等问题。
关于电磁波泄露问题，研究表明人体与幅射源距离很近时，可以受到过量的辐射能量而诉说头昏、睡眠障碍、记忆力减退、心动过缓、血压下降等。研究表明，当人眼靠近微波炉泄漏处约30cm，微波漏能达1mW/cm2时，会突然感到眼花，眼底检查见视网膜黄斑部上方有点状出血。人体最容易受到漏波伤害的部位是眼睛的晶体。如果眼睛较长时间受到超过安全规定的微波辐射，视力会下降，甚至引起白内障。为了保障使用者的健康，现有的规范标准规定在微波炉门外5厘米处，测得微波的泄漏不得超过5mW/cm2，而其他高功率设备，日最大允许量为400μW*h/cm2。
一般射频电源采用金属壳体装配，可以提高结构强度和屏蔽能力，但将千瓦级别的可能漏波功率屏蔽到5mW/cm2，需要80dB以上的隔离，金属壳体往往难以满足。且因为装配上的工艺受限，如边角上的缝隙和孔是天然的传导电磁波的途径，使得漏波风险大大增加。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种漏波检测装置、方法及射频电源，旨在解决现有技术中射频电源可能发生电磁波泄漏对设备造成损害且不利于操作人员的人身安全的问题。
本发明的技术方案如下：
一种漏波检测装置,其包括若干个天线阵列、检测模块和控制模块；所述若干个天线阵列设置在待测射频电源的外壳上且与检测模块连接，用于接收所述待测射频电源泄漏的电磁能量；所述检测模块还与控制模块连接，用于检测所述天线阵列接收到的电磁能量的功率值并输出至控制模块；所述控制模块用于将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号。
所述的漏波检测装置中，所述待测射频电源的外壳除底面外的每个表面均设置有所述天线阵列，所述天线阵列包括多个环形天线，所述环形天线围绕每个表面的边长分布。
所述的漏波检测装置中，所述天线阵列包括六个环形天线，所述六个环形天线分别分布在当前外壳表面的四个顶点以及当前外壳表面两条边长的中点。
所述的漏波检测装置中，所述环形天线与待测射频电源的外壳表面之间间隔预设距离。
所述的漏波检测装置中，所述控制模块具体用于将检测到的功率值与预设阈值对比，判断检测到的功率值是否大于预设阈值，若是，则降低待测射频电源的脉宽调制信号的占空比，否则控制所述检测模块继续检测所述天线阵列接收到的电磁辐射的功率值。
所述的漏波检测装置中，所述检测模块为射频功率检波器。
所述的漏波检测装置中，所述环形天线的形状呈矩形、圆形或三角形。
本发明又一实施例还提供了一种漏波检测方法，其包括如下步骤：
通过若干个设置在待测射频电源的外壳上的天线阵列接收所述待测射频电源泄漏的电磁能量；
检测所述天线阵列接收到的电磁能量的功率值；
将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号。
所述的漏波检测方法中，所述将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号，包括：
将检测到的功率值与预设阈值对比；判断检测到的功率值是否大于预设阈值；
若检测到的功率值大于预设阈值，则降低待测射频电源的脉宽调制信号的占空比，否则继续检测所述天线阵列接收到的电磁辐射的功率值。
本发明的另一实施例还提供了一种射频电源，其包括如上所述的漏波检测装置。
有益效果：本发明公开了一种漏波检测装置、方法及射频电源，相比于现有技术，本发明实施例通过在待测射频电源的外壳上设置多个天线阵列接收漏波辐射并检测该漏波辐射的功率大小，根据检测结果对比判断当前的漏波状态进而灵活调整射频电源的工作状态，可实现实时的漏波检测和控制，保障了设备使用的安全性以及操作人员的人身安全。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明提供的漏波检测装置的结构框图较佳实施例的流程图。
图2为本发明提供的漏波检测装置中优选实施例的其中一个天线阵列的分布示意图。
图3为本发明提供的漏波检测方法的流程图。
图4为本发明提供的漏波检测方法中应用实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下结合附图对本发明实施例进行介绍。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的漏波检测装置的结构框图，本发明实施例提供的漏波检测装置包括若干个天线阵列10、检测模块20和控制模块30，所述若干个天线阵列10设置在待测射频电源的外壳上且与所述检测模块20连接，所述检测模块20还与控制模块30连接，其中，设置在待测射频电源的外壳上的天线阵列10于接收所述待测射频电源泄漏的电磁能量；所述检测模块20用于检测所述天线阵列10接收到的电磁能量的功率值并输出至控制模块30；所述控制模块30用于将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号。
本实施例中，在待测射频电源的外壳上设置若干个天线阵列10，通过所述天线阵列10接收待测射频电源泄漏的电磁能量，并且通过检测模块20对所述天线阵列10接收到的电磁能量进行功率检测，通过功率检测结果体现当前待测射频电源的漏波状况，具体通过控制模块30将检测到的功率值和预设阈值对比，根据对比结果判断当前的漏波状况并以此为依据调整待测射频电源的脉宽调制信号即PWM信号。因此本实施例可实现实时的漏波检测，并且可根据实时的漏波检测结果灵活调整射频电源的PWM信号，从而保证待测射频电源的漏波能量始终保持在安全范围以内，确保了设备使用的安全性且有效避免了对操作人员的身体带来损伤。
进一步地，所述待测射频电源的外壳除去底面外的每个表面均设置有所述天线阵列10，如图2所示，本发明提供的漏波检测装置优选实施例中，所述待测射频电源的外壳呈长方体，在该外壳的正面、背面、顶面、左侧面以及右侧面共五个表面上均设置有所述天线阵列10，出于成本、空间以及实际使用场景考虑，底面不予设置，保证接收效果的同时也尽量地降低了成本。具体地，所述天线阵列10包括有多个环形天线，通过环形天线按预设规则分布形成天线阵列10，所述环形天线优选为围绕每个表面的边长分布，由于射频电源一般采用金属壳体装配，受限于装配工艺，其边角的缝隙是最大的漏波来源，因此将所述环形天线围绕每个表面边长分布来接收泄漏的电磁能量，尽可能全面的进行辐射能量接收，确保漏波检测的准确性和可靠性。
具体实施时，所述天线阵列10包括六个环形天线，即待测射频电源的外壳除底面外的五个表面均设置有六个环形天线，所述六个环形天线围绕每个表面的边长分布，具体如图2所示，以外壳的正面为例，由于重点泄漏的地方在于外壳的边角处，因此本实施例中所述六个环形天线分别分布在当前外壳表面的四个顶点（即图中A、C、D、F点处）以及当前外壳表面两条边长的中点（即图中B、E点处），其中两条边长的选择可根据实际需要灵活设置，本实施例中选择相互平行的两条边长的中点，其它实施例中也可选取相邻两条边长的中点，本发明对此不作限定，具体地，其它四个表面上的环形天线也按相同的规则进行分布，进而完成天线阵列10的分布设置，实现良好的能量接收效果。
优选地，所述环形天线与待测射频电源的外壳表面之间间隔有预设距离，即所述环形天线并不是完全紧贴外壳表面的，留出一定的缝隙以便更好地接收从边角缝隙中泄漏的电磁能量，确保漏波检测的可靠性。
进一步地，所述环形天线的形状呈矩形、圆形或三角形，具体实施时可根据外壳形状要求和检测需要灵活选择环形天线的形状，以实现最佳的接收效果。
进一步地，所述控制模块30具体用于将检测到的功率值与预设阈值对比，判断检测到的功率值是否大于预设阈值，若是，则降低待测射频电源的脉宽调制信号的占空比，否则控制所述检测模块20继续检测所述天线阵列10接收到的电磁辐射的功率值。
本实施例中，通过所述检测模块20对天线阵列10接收到的漏波能量进行功率检测，具体实施时，所述检测模块20采用射频功率检波器实现功率检测，对泄漏的电磁波进行整流后得到功率检测值输出至控制模块30，由控制模块30将功率检测值与预设阈值对比，所述预设阈值的设置可根据具体设备以及当地规范标准设置，以限制最大泄漏能量的大小，判断检测到的功率值是否大于预设阈值，即判断当前的漏波辐射是否超标，若是则判断当前存在漏波现象，降低射频电源的PWM信号的占空比并继续检测所述天线阵列10接收到的电磁辐射的功率值，进而降低射频电源的输出功率，使得泄漏的电磁波能量也降低，有效保证了射频电源在使用过程中的安全性，避免漏波辐射对操作人员带来的人身伤害，若检测到的功率值小于电源预设阈值，则判断当前不存在漏波现象，天线阵列10接收到的辐射能量是在正常允许范围内的，此时直接返回检测天线阵列10接收到的电磁辐射的功率值，实现了电磁辐射泄漏的实时检测与射频电源工作状态的灵活控制，本实施例中，所述控制模块30采用STM32系列的MCU实现状态判断和控制等过程，当然，在其它实施例中也可采用其它具有相同功能的芯片，本发明对此不作限定。
本发明另一实施例提供一种射频电源，其包括如上所述的漏波检测装置，由于上文已对所述漏波检测装置进行了详细描述，此处不做详述。
本发明实施例还提供了一种漏波检测方法，如图3所示，所述漏波检测方法包括如下步骤：
S100、通过若干个设置在待测射频电源的外壳上的天线阵列接收所述待测射频电源泄漏的电磁能量；
S200、检测所述天线阵列接收到的电磁能量的功率值；
S300、将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号。
其中，所述将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号，包括：
将检测到的功率值与预设阈值对比；判断检测到的功率值是否大于预设阈值；
若检测到的功率值大于预设阈值，则降低待测射频电源的脉宽调制信号的占空比，否则继续检测所述天线阵列接收到的电磁辐射的功率值。
具体地，为更好地理解本发明提供的漏波检测方法的过程，以下结合图4，举具体的应用实施例对本发明提供的漏波检测方法进行说明。
如图4所示，为本发明提供的漏波检测方法具体包括如下步骤：
S10：环形天线接收漏波辐射；
S11：射频功率检波器检测漏波辐射的功率值；
S12：判断检测到的功率值是否大于预设阈值，若是，则执行S13，否则返回S10；
S13：判断当前存在漏波现象，降低射频电源的PWM信号的占空比并返回S10。
综上所述，本发明公开的漏波检测装置、方法及射频电源，所述漏波检测装置包括若干个天线阵列、检测模块和控制模块；若干个天线阵列设置在待测射频电源的外壳上且与检测模块连接，用于接收待测射频电源泄漏的电磁能量；所述检测模块还与控制模块连接，用于检测天线阵列接收到的电磁能量的功率值并输出至控制模块；所述控制模块用于将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号。本发明实施例通过在待测射频电源的外壳上设置多个天线阵列接收漏波辐射并检测该漏波辐射的功率大小，根据检测结果对比判断当前的漏波状态进而灵活调整射频电源的工作状态，可实现实时的漏波检测和控制，保障了设备使用的安全性以及操作人员的人身安全。
以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施例可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存在于计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机电子设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络电子设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
除了其他之外，诸如"能够'、"能"、"可能"或"可以"之类的条件语言除非另外具体地陈述或者在如所使用的上下文内以其他方式理解，否则一般地旨在传达特定实施方式能包括(然而其他实施方式不包括)特定特征、元件和/或操作。因此，这样的条件语言一般地不旨在暗示特征、元件和/或操作对于一个或多个实施方式无论如何都是需要的或者一个或多个实施方式必须包括用于在有或没有学生输入或提示的情况下判定这些特征、元件和/或操作是否被包括或者将在任何特定实施方式中被执行的逻辑。
已经在本文中在本说明书和附图中描述的内容包括能够提供漏波检测装置、方法及射频电源的示例。当然，不能够出于描述本公开的各种特征的目的来描述元件和/或方法的每个可以想象的组合，但是可以认识到，所公开的特征的许多另外的组合和置换是可能的。因此，显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下能够对本公开做出各种修改。此外，或在替代方案中，本公开的其他实施例从对本说明书和附图的考虑以及如本文中所呈现的本公开的实践中可能是显而易见的。意图是，本说明书和附图中所提出的示例在所有方面被认为是说明性的而非限制性的。尽管在本文中采用了特定术语，但是它们在通用和描述性意义上被使用并且不用于限制的目的。

Claims (10)

1.一种漏波检测装置,其特征在于,包括若干个天线阵列、检测模块和控制模块；所述若干个天线阵列设置在待测射频电源的外壳上且与检测模块连接，用于接收所述待测射频电源泄漏的电磁能量；所述检测模块还与控制模块连接，用于检测所述天线阵列接收到的电磁能量的功率值并输出至控制模块；所述控制模块用于将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号。
2.根据权利要求1所述的漏波检测装置，其特征在于，所述待测射频电源的外壳除底面外的每个表面均设置有所述天线阵列，所述天线阵列包括多个环形天线，所述环形天线围绕每个表面的边长分布。
3.根据权利要求2所述的漏波检测装置，其特征在于，所述天线阵列包括六个环形天线，所述六个环形天线分别分布在当前外壳表面的四个顶点以及当前外壳表面两条边长的中点。
4.根据权利要求2所述的漏波检测装置，其特征在于，所述环形天线与待测射频电源的外壳表面之间间隔预设距离。
5.根据权利要求1所述的漏波检测装置，其特征在于，所述控制模块具体用于将检测到的功率值与预设阈值对比，判断检测到的功率值是否大于预设阈值，若是，则降低待测射频电源的脉宽调制信号的占空比，否则控制所述检测模块继续检测所述天线阵列接收到的电磁辐射的功率值。
6.根据权利要求1所述的漏波检测装置，其特征在于，所述检测模块为射频功率检波器。
7.根据权利要求2所述漏波检测装置，其特征在于，所述环形天线的形状呈矩形、圆形或三角形。
8.一种漏波检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过若干个设置在待测射频电源的外壳上的天线阵列接收所述待测射频电源泄漏的电磁能量；
检测所述天线阵列接收到的电磁能量的功率值；
将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号。
9.根据权利要求8所述的漏波检测方法，其特征在于，所述将检测到的功率值与预设阈值对比，并根据对比结果调整待测射频电源的脉宽调制信号，包括：
将检测到的功率值与预设阈值对比；判断检测到的功率值是否大于预设阈值；
若检测到的功率值大于预设阈值，则降低待测射频电源的脉宽调制信号的占空比，否则继续检测所述天线阵列接收到的电磁辐射的功率值。
10.一种射频电源，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的漏波检测装置。
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