高灵敏度与高精度等离子浓度数据处理装置及处理方法与流程

本发明属于等离子浓度数据处理，具体涉及一种高灵敏度与高精度等离子浓度数据处理装置及处理方法。

背景技术：

1、在等离子杀毒的空间，为了便于监测等离子浓度，以便了解杀毒的效能与安全度，需要研制经济实惠的等离子浓度数据检测处理装置。而现有的等离子浓度数据检测处理装置结构十分复杂，造价也很高，且可以检测处理大动态范围浓度的等离子浓度数据的装置是没有的。

2、具体而言，现有的等离子浓度数据检测处理装置的缺陷包括：

3、1.等离子浓度低的时候检测处理困难，灵敏度差；

4、2.检测处理大动态范围浓度的等离子浓度数据的装置是没有的；

5、3.等离子浓度数据检测处理装置的普通放大器无法处理等离子浓度数据，精度差。

技术实现思路

1、为解决现有技术中带有的缺陷，本发明提出一种高灵敏度与高精度等离子浓度数据处理装置及处理方法，其桥式检测模块，检测等离子浓度的灵敏度高。同现有技术相比，结构简单，体积小，高灵敏度与高精度等离子浓度数据处理装置能做到宽约5cm,长约8cm。测量动态范围大，其范围能达到109～1019，10个数量级。如果自动变档，范围可以更大。造价低，无需高精尖传感器，逻辑简单，无需复杂计算的软件配合。由于采用桥式检测模块，工作稳定，不易产生漂移。无需高电压，人体安全(可以采用12v直流电源)。半导体器件能够加防水密封措施，使用寿命长。

2、本发明运用如下的技术方案。

3、一种高灵敏度与高精度等离子浓度数据处理装置的处理方法，包括：

4、步骤1：待测等离子气体进入桥式检测模块，让高频交流电源接入桥式检测模块，桥式检测模块的a点和b点就输出对应于等离子气体的待测等离子浓度的电势差值；

5、步骤2：将作为差压的电势差值送入信息处理模块的对数放大器的输入端执行放大，获得大动态的电位放大值来作为对数放大器的输出值；

6、步骤3：对数放大器的输出值经过信息处理模块的整流滤波稳压模块实现对对数放大器7的输出值的整流、滤波及稳压，以此得到整流、滤波及稳压后的调整值；

7、步骤4：将整流、滤波及稳压后的调整值经由信息处理模块的模数转换器执行模数转换，模数转换后得到模数转换后的调整值；

8、步骤5：利用信息处理模块的控制器的数字处理算法软件实现将模数转换后的调整值转化为线性关系下的待测等离子气体的等离子浓度数据；

9、步骤6：将待测等离子气体的等离子浓度数据显示在结果显示模块的显示屏上。

10、优选地，让高频交流电源接入桥式检测模块时，vs为交流高频电源的有效幅值，vs(t)为在t时刻交流高频电源输出的电压，fs为交流高频电源输出的交流电频率，t为时刻。

11、优选地，待测等离子气体进入桥式检测模块中，桥式检测模块的电容一c1充满待测等离子气体，桥式检测模块的电容二c2则不含等离子气体。

12、优选地，当双刀三掷开关k掷向a触点和b触点时，多层金属丝状网带正电，极性选择通道就吸收了经过的待测等离子气体中的负离子，仅让待测等离子气体中的正离子进入桥式检测模块的电容一c1的容性空间，此时要测的待测等离子气体的等离子浓度数据就是待测等离子气体中的正离子的浓度；

13、当双刀三掷开关k掷向c触点和d触点时，多层金属丝状网带负电，极性选择通道就吸收了经过的待测等离子气体中的正离子，仅让待测等离子气体中的负离子进入桥式检测模块的电容一c1的容性空间，此时要测的待测等离子气体的等离子浓度数据就是待测等离子气体中的负离子的浓度；

14、当双刀三掷开关k掷向e触点和f触点时，多层金属丝状网不带电，待测等离子气体中的正、负离子均可通过极性选择通道，此时要测的待测等离子气体的等离子浓度数据就是待测等离子气体中的全部正、负离子的浓度。

15、优选地，步骤5中的将模数转换后的调整值转化为线性关系下的待测等离子气体的等离子浓度数据n的方法，包括：

16、按照如下公式联立而得到待测等离子气体的等离子浓度数据n：

17、

18、

19、

20、

21、其中，vab为桥式检测模块的a点和b点间的电势差，u为等离子运动速度，d为电容一c1的两电板极之间的距离，fs为高频交流电源之频率，t为周期，sa为电容一c1的金属极板面积，r为电阻一r1的电阻值，vc为模数转换后的调整值，k为对数放大器的平衡系数，从若干模数转换后的调整值中分别换算而来的若干vab中随机抽取一个作为有效值，对若干vab求取平均值，获取平均值与有效值的比值作为矫正系数，即：

22、

23、一种高灵敏度与高精度等离子浓度数据处理装置，包括：

24、顺序依次电连接的桥式检测模块、信息处理模块与结果显示模块；

25、桥式检测模块用于待测等离子气体进入桥式检测模块，让高频交流电源接入桥式检测模块，桥式检测模块的a点和b点就输出对应于等离子气体的待测等离子浓度的电势差值；

26、信息处理模块用于实现将模数转换后的调整值转化为线性关系下的待测等离子气体的等离子浓度数据；

27、结果显示模块用于将待测等离子气体的等离子浓度数据显示在显示屏上。

28、优选地，桥式检测模块包括开关一k、电阻一r1、电容一c1、电容二c2、电阻三r3与电阻二r2；

29、高频交流电源的一端与开关一k的一端电连接，高频交流电源的另一端与电阻一r1的一端均接地，开关一k的另一端、电容一c1的一极与电容二c2的一极电连接，作为桥式检测模块的a点的电容一c1的一极、电阻三r3的一端与电阻一r1的另一端电连接，作为桥式检测模块的b点的电容二c2的另一极、电阻三r3的另一端与电阻二r2的一端电连接，电阻二r2的另一端接地，桥式检测模块的a点和b点分别和信息处理模块的对数放大器的两个输入端电连接。

30、优选地，信息处理模块包括顺序依次电连接的对数放大器、整流滤波稳压模块、模数转换器与包含有数字处理算法软件的控制器，控制器与结果显示模块通讯相连。

31、优选地，整流滤波稳压模块包括顺序依次电连接的整流电路、滤波电路与稳压电路。

32、优选地，电阻一r1与电阻二r2的阻值相同，电阻一r1与电阻二r2为低温漂电阻，电容一c1与电容二c2的结构材料完全一致。

33、优选地，电容一c1的容抗zc及电阻一r1的电阻值按如下公式确定：

34、

35、电阻一r1的电阻值为按如下公式确定的电容一c1的容抗zc的千分之一：

36、

37、优选地，极性选择通道包括一设置在环柱状容纳筒内的多层金属丝状网，用于送入待测等离子气体的环柱状容纳筒与桥式检测模块的电容一c1的容性空间连通；容纳筒包括内外两层，该内外两层分别为环柱状的塑料筒和环柱状的金属筒嵌套而成；

38、极性选择通道还包括有一双刀三掷开关，双刀三掷开关包括三组静触点和两个动触点，三组静触点包括第一组静触点、第二组静触点与第三组静触点，第一组静触点包含a触点和b触点这两个静触点，第二组静触点包含c触点和d触点这两个静触点，第三组静触点包含e触点和f触点这两个静触点，将直流电源e加在多层金属丝状网与金属筒之间。

39、优选地，将直流电源e加在多层金属丝状网与金属筒之间的结构，包括：

40、直流电源e的正极与双刀三掷开关的一个动触点电连接，直流电源e的负极与双刀三掷开关的另一个动触点电连接；

41、a触点和d触点均与金属筒电连接，b触点和c触点均与多层金属丝状网电连接。

42、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明的桥式检测模块，检测等离子浓度的灵敏度高。同现有技术相比，结构简单，体积小，高灵敏度与高精度等离子浓度数据处理装置能做到宽约5cm,长约8cm。测量动态范围大，其范围能达到109～1019，10个数量级。如果自动变档，范围可以更大。造价低，无需高精尖传感器，逻辑简单，无需复杂计算的软件配合。由于采用桥式检测模块，工作稳定，不易产生漂移。无需高电压，人体安全(可以采用12v直流电源)。半导体器件能够加防水密封措施，使用寿命长。