[發明專利]靜態物質能量測試系統

無效

• 申請號: 201110181142.9
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102854202A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 秦奕;顧祖雄;陳汴琨;范柄銀;王利民;矯恒繪;胡波;王義虎
• 申請（專利權）人: 物思科技發展(北京)有限公司
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.靜態物質能量檢測系統，是由離子發生、采集器、弱電信號調理器、模數轉換卡，以及計算機組成。物質(包括固體和液體)在靜態下所誘生的離子，在采集器上產生電荷變化，經弱電信號調理器放大、并精確調理后，成為連續穩定模擬量，再通過模/數轉換卡轉化后傳輸至計算機，并計算出離子濃度隨時間的變化規律和離子數目。

2.靜態物質能量檢測系統的離子發生和采集裝置，是利用特制的載物臺或容器，將被測固體物質或液態物質置于其上(固體)或其中(液體)，在相對封閉的環境中，保持靜止的條件下，讓被測物質在空氣或液體中誘生正負離子對，在載物臺下或容器中置放帶有直流低電壓(≤100V)的正負電極板和離子采集板(與電極板之一極等電位)，通過測定流過采集板的電荷量即可檢測出離子數目并進一步換算出物質誘生離子的能量大小。

3.靜態物質能量檢測系統中的弱電信號調理器，是根據弱電測量“補償法”，以電荷積分原理作為基礎而設計的。為實現精確測量，必須采用高阻值阻抗(約10¹⁴歐姆至10¹⁶歐姆)，與電容相乘后使弱電流放電時間加長，再直接輸出模擬信號至A/D卡。本專利采用了高阻值電阻(10¹⁴～10¹⁵Ω)作為電阻器。

信號處理器使用的電阻、開關、插頭、布線等元器件都必須經過在線測試后，在測試指標達標的基礎上進行拷機后才能出產。

4.空氣離子的靜態測定，是通過離子采集器實現的。

空離子采集器由二組電極板所構成，極板上加載一直流引導電壓U(U≤100V)，極板的形狀、尺寸、和數量可根據需要設計、加工。極板固定在密閉的金屬殼體中，并用特制的絕緣導線與外電源及地線連接。樣品放置于殼體上方載物臺上。采集器上可交替放置幾種不同類型的載物臺以適應不同的測試對象，例如金屬樣品，就必須采用與采集器絕緣的電介貭材料作載物臺。

5.本發明所采用的各類采集器可采用一體化設備，也可為一式兩套，可以具有不同的結構和外形，以適應不同的測試對象和測試環境。兩臺采集器放置在同一機柜內，可近似地認為兩臺采集器的溫度和濕度是一致的，為更精確計，可以采用一體化采集器的分隔室分別放置樣品和標準品進行測量。這樣，將顯著降低空氣本底誤差，提高系統對小能量物質的檢測精度。

6.弱電荷信號調理器，如權利要求1所述靜態物質能量檢測系統，其信號調理器采用特殊電路設計，能保證抗干擾性以及優良的防漂移性能。

為保證檢測精度，必須使得弱電信號調理器的抗共模干擾能力和抗空間干擾能力大，同時溫度漂移和時間漂移要最小。其主要目的是降低離子傳感器在檢測物貭能量時，空氣中的離子隨溫度、濕度等環境因素變化所帶來的本底誤差最小(此誤差值在測量小能量產生的離子數時誤差可達100％甚至更高)。不解決空氣本底誤差，此系統將無使用價值。

為此，如上所述，本套系統采用差分法，一套采集器用來作為被測試樣品的誘生離子收集器，另一套則作為標準樣品參比離子數值收集器，兩者的信號輸入到信調器，經前級放大器相減后的差值作為被測樣品高于(或低于)標樣的數值，加上標樣值即為被測樣品絕對值。亦即：被測樣品誘生離子數＝采集器1【被測物貭樣品+參比標準樣品(載物臺1)】-采集器2【參比標準樣品(載物臺2)】。

7.抗干擾問題

由于離子傳感器內阻很高，弱電荷調理器輸入電路的不對稱性，當離子在引導電壓的作用下輸入信調器時，對信調器輸入電路來講，即是一個高共模電壓加在輸入電路中，此時，不對稱共模電壓轉換成一個差模信號加入到被測信號中，這就將影響測量誤差，要減小共模電壓的影響，必須使輸入電路對稱性好或者加大ZCM即共模電壓內阻。

此外，由于供電線路干擾，數字電路工作狀態是脈沖工作電流；而地線也處于脈沖電流狀態，由于地線對脈沖電流通過時的電阻R≠0，就會在地線上形成脈沖燥聲信號，此干擾信號將直接作用于放大器，并以交流共模電壓形式出現，而放大器本身對交流共模電壓無抑制作用，會直接轉換為差模信號加入到被測信號中從而帶來干擾。

本系統為消除減小以上的干擾因素，采用輸入電路浮離技術，使輸入電路地與輸出電路地間阻抗無限大，從而加大共模阻抗同時也隔離數字地間的影響。