[發明專利]一種在軌除污朗繆爾探針、系統及方法

有效

• 申請號: 202110441673.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113194591B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 杜清府;王進;郭懷龍;張清和;邢贊揚;李建泉;李延輝;郭新
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H05H1/00
• 分類號: H05H1/00;B08B7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種在軌除污朗繆爾探針在軌除污系統，其特征在于：

包括：收集電極、絕緣層、保護電極、加熱元件和外殼；

收集電極的第一端裸露，收集電極的中部外側包覆有絕緣層，絕緣層外側包覆有保護電極，收集電極的第二端位于外殼內，且收集電極的第二端與加熱元件連接；

所述加熱元件為鉑絲，鉑絲纏繞在收集電極的第二端；

加熱元件與壓控恒流源電路連接，壓控恒流源電路與處理器連接；

處理器的信號輸出端口與磁保持繼電器連接，磁保持繼電器與穩流電路連接，穩流電路的一端與加熱元件連接，穩流電路的另一端與電壓跟隨器連接，電壓跟隨器與差分放大電路連接，差分放大電路與處理器的模數轉換接口連接，處理器的數模轉換接口與穩流電路連接；

當利用電路進行加熱除污染時，MCU控制磁保持繼電器切換到R_x1,電路恒定流過電流I_Pt＝V_DA/R_x1,設置R_x1＝10Ω，V_DA的變化范圍為：0-3.3V，鉑絲上加載的電流至多達到330mA，使鉑絲快速加熱探針；

當對探針進行測溫時，MCU控制磁保持繼電器切換到R_x2，設置R_x2＝1kΩ，鉑絲上加載mA級別的恒定電流，差分放大電路將鉑絲兩端的電壓放大后輸入到MCU的模數轉換端口，AD端口電壓V_AD如式所示：

MCU根據數字化后的電壓大小，結合放大倍數與恒定電流的大小計算出此時鉑絲的阻值，利用查表的方式得出此時探針的溫度。

2.如權利要求1所述的朗繆爾探針在軌除污系統，其特征在于：

穩流電路包括第一運算放大器和第二運算放大器，處理器的數模輸出端口通過第一電阻與第一運算放大器的反向輸入端連接，電源通過第二電阻與第一運算放大器的正向輸入端連接，第一運算放大器的負向輸入端與輸出端之間連接有相互并聯的第三電阻和第一電容，第一運算放大器的正向輸入端通過第四電阻接地，第四電阻并聯有第二電容；

第一運算放大器的輸出端與第二運算放大器的正向輸入端連接，第二運算放大器的負向輸入端與磁保持繼電器連接，第二運算放大器的負向輸入端與磁保持繼電器的匯接點與三極管的發射極連接，三極管的基極與第二運算放大器的輸出端連接，三極管的集電極與加熱元件的一端連接，加熱元件的另一端接地。

3.如權利要求1所述的朗繆爾探針在軌除污系統，其特征在于：

電壓跟隨器包括第三運算放大器，三極管的集電極與加熱元件的匯接點與第三運算放大器的正向輸入端連接，第三運算放大器的反向輸入端與輸出端連接。

4.如權利要求1所述的朗繆爾探針在軌除污系統，其特征在于：

差分放大電路包括第四運算放大器，第三運算放大器的輸出端通過第五電阻與第四運算放大器的正向輸入端連接，第四運算放大器的正向輸入端通過第六電阻接地，第四運算放大器的反向輸入端通過第七電阻接地，且第四運算放大器的反向輸入端通過第八電阻與輸出端連接。

5.如權利要求2所述的朗繆爾探針在軌除污系統，其特征在于：

磁保持繼電器包括選通開關以及并聯連接的第一電阻和第二電阻，電源與選通開關連接，選通開關與第一電阻或第二電阻連接，第一電阻的阻值小于第二電阻的阻值。

6.一種朗繆爾探針在軌除污方法，其特征在于：利用權利要求1-5任一項所述的朗繆爾探針在軌除污系統，包括以下過程：

當利用電路進行加熱除污染時，處理器控制磁保持繼電器切換到第一電阻，電路恒定流過電流，加熱元件上加載大于預設值的電流，實現朗繆爾探針的加熱去污。

7.一種朗繆爾探針在軌測溫方法，其特征在于：利用權利要求1-5任一項所述的朗繆爾探針在軌除污系統，包括以下過程：

當對探針進行測溫時，處理器控制磁保持繼電器切換到第二電阻，加熱元件上加載毫安級別的電流，差分放大電路將加熱元件兩端的電壓放大后輸入到處理器的模數轉換端口。