[發(fā)明專利]一種電導與微分電導同步測量裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910186103.0
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101666828A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設計）人: 肖文波;何興道
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01R27/04
• 分類號: G01R27/04;G01R27/06
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發(fā)明涉及一種同步測量裝置及方法，尤其涉及一種電導與微分電導同步測量裝置及方法。

背景技術

電導測試技術廣泛應用于電子、化工、生物、醫(yī)學、環(huán)保等領域，例如電子的隧穿特性測量，液體成分分析，生物組織探測等。通常的方法有測量電流電壓關系，然后進行數(shù)值微分得到電導[(Thomas?D.E.，et?al..Rev?Sci?Ins，1963.34(8)：920)，(William??R，et?al..Rev?Sci?Ins，1964.35(12)：1704)]，但由于電壓源表的精度較低，且換量程時候會發(fā)生跳點，嚴重影響到電導測量結果。還有采用鎖定放大技術[黃志堯等，工作頻率可調(diào)的液體電導測量裝置，實用新型專利號：CN2814424Y]來實現(xiàn)電導信號測量，但其中電導測量電路板很復雜，裝置制作存在困難。

此外，樣品電導信號由于受到噪聲干擾往往變化非常微弱，使得通過簡單提高放大倍數(shù)來改善測量裝置靈敏度不可能實現(xiàn)微弱信號檢測。人們提出了測量微分電導[Li，C.H.，et?al..Applied?Physics?Letters，2004.85(9)：1544.]來判斷樣品電導信號隨直流電壓的關系。微分電導就是電導對電壓的導數(shù)，也即電流對電壓的二階微分；因為，被測電導信號中的噪聲成分不具有相關性，對電壓的變化是沒有變化的，其微分結果為零；而被測電導的微弱變化通過微分后，卻可以明顯放大，也即電導信號中變化的拐點很容易出現(xiàn)在微分電導的信號中。這種方法可有效抑制信道噪聲，實現(xiàn)了電導變化的超高分辨率測量。所以，在此，我們提出一種新的電導與微分電導同步測量裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電導與微分電導同步測量裝置及方法，它比通常的I-V測量方法有更高的精度，利用這套測量裝置和方法，可以快速的、簡便的判斷電子在輸運過程中主要的機制，以及液體成分等。

本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種電導與微分電導同步測量裝置包括直流信號源、交流信號源、運算放大器、反饋電阻、傅里葉譜分析儀，其特征是交流信號源連接運算放大器正輸入端，直流信號源連接被測樣品后接入運算放大器負輸入端，運算放大器輸出端連接傅里葉譜分析儀，運算放大器負輸入端與傅里葉譜分析儀之間連有反饋電阻。

電導與微分電導同步測量方法為：交流信號源和直流信號源通過運算放大器疊加后，共同施加于被測樣品上；然后被測樣品的響應電流信號通過反饋電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號；轉(zhuǎn)換后的電壓信號輸入到傅里葉譜分析儀，傅里葉譜分析儀對輸出電壓信號進行傅里葉變換，得到基頻和二次諧波系數(shù)，計算后可得到電導與微分電導值。

實現(xiàn)電導及微分電導測量電路的輸出電壓V_out為：

V_out＝I[V_dc(t)，...]·R_f+k₁×R_fcos(ωt)+k₂×R_fcos(2ωt)+...

I[V_dc(t)，...]-樣品直流電壓響應電流，