一种便携式半导体非接触电阻率测试仪及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种便携式半导体非接触电阻率测试仪及使用方法，包括盒式壳体、液晶显示屏、集成电路板、锂电池盒、薄膜键盘、电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔；其特征是集成电路板包括单片机STM32、TLF_LCD液晶显示模块、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、信号发生模块、电源指示灯模块、锂电池和USB充电电源模块；本发明专利技术采用非接触式测量，即使用涡流测量探头，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，常温下测试范围为0.001‑‑200ΩCM，测试精度为5%，功耗低，可在液晶显示屏上显示结果，使用寿命远高于比市场上的同类产品。

Portable semiconductor non-contact resistivity tester and using method thereof

The invention discloses a portable semiconductor non-contact resistivity tester and method of use, including a shell, a liquid crystal display, integrated circuit board, lithium battery box, film keyboard, power switch, red lights, green lights, USB charging jack; its characteristic is the integrated circuit board comprises a singlechip STM32, TLF_LCD liquid crystal display module the film, a key module, M95M01 memory module, JTAG module, signal generator module, the power indicator lamp module, lithium batteries and USB charging power supply module; the invention adopts non-contact measurement, namely the use of eddy current measurement using eddy current probe, and probe the copper coil to detect the resistivity at room temperature, the test range of 0.001 200 CM, the test precision is 5%, low power consumption, can be displayed on the LCD screen, the service life is far higher than on the market than the same Product.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式半导体非接触电阻率测试仪及使用方法
本专利技术涉及测量硅材料电阻率的
，特别是涉及一种便携式半导体非接触电阻率测试仪。
技术介绍
在光伏行业内多晶硅铸锭或是单晶拉制需要将一些细碎硅料作为原料，在使用之前，必须严格控制这些细碎硅料的电阻率，硅材料的电阻率是一项重要技术指标。目前，测量硅料电阻率的方法多用接触式如四探针法检测方块硅料的电阻率。市场上常用的测量硅材料电阻率的技术设备属于台式设备，需要上位PC机，存在设备体积大、不方便、效率低等问题。为此人们开发研究了便携式接触式检测半导体硅材料电阻率的测试设备及其仪器，如公开号为CN101852827A的中国专利公开了一种硅材料电阻率语音测试笔，该专利技术是由1342针四探针、电子电路部份及语音发声播放部分组成；电子电路部分由电源及升压电路部分、恒流源及探头电路部分、运算放大电路及语音发声播放部分所构成；本测试笔由于采用测量/校厚(转换开关)，所以测试时能根据硅材料的具体厚薄大小情况进行调试设定，采用集成运算放大电路芯片MAX4166具有低电压关闭模式，干电池供电，安全系数高，测得电阻率值可实时语音播报，且具制造简单，造价低廉等优点。这种接触式检测半导体硅材料电阻率的四探针测试设备采必须接触硅材料，并施加一定力度，存在测量薄硅片时易造成硅片断裂现象，同时需要定期更换4根磨损的探针，造成成本增加。倘若不考虑被测硅料不受大小、形状，表面平整度，表面粗糙度等因素的影响，需要采用非接触测量方法和设备或仪器，即只需将探头接近硅材料，就可得到被测硅材料的电阻率。目前，关于非接触式检测半导体硅材料电阻率的测试设备及其仪器，也有文献报道，公开号为CN202052624U的中国专利一种硅料分选装置，该技术涉及光伏或半导体领域的一种硅料分选装置，尤其是一种将正常硅料与金属或重掺硅料分离的涡流装置；该装置设有涡流探测器和分离机构，当硅料中混有金属或重掺硅料时，会在其内部产生涡流，引发涡流探测器发出报警声，再通过分离机构将金属或重掺硅料与正常硅料分离；通过本技术提供的硅料分选装置，能够将硅料中混有的金属或重掺硅料彻底除去，分选得到的硅料可再次用作多晶硅铸锭的原料。又如公开号为CN203941234U的中国专利一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置，本技术涉及一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置，包括电涡流激励器f1，激励太阳能硅片并在太阳能硅片表面形成涡流；电涡流传感器，感应涡流生成电流信号和电压信号；电流信号和电压信号依次经过信号采集器、差频器、中频放大器、检波及低通电路、直流放大器处理，最后得到电流和电压的模拟量。本技术电涡流传感器感应硅片上形成的涡流生成电流信号和电压信号，然后依次经过传输、差频、中频放大、检波及低通、直流放大，最后得到电压和电流的模拟量计算出太阳能硅片的电阻率；本技术相较于现有技术，架构清晰、电路结构简单、系统调整、涉用仪器、仪表少、方便快捷，具有工作稳定、重复性好、使用寿命长和成本低的优点。目前测量硅材料电阻率的技术设备存在的不足之处在于：（1）市场上普遍采用的测量硅材料电阻率的现有设备属于台式设备，采用220V交流供电，电路布局不合理，电路板不够集成化，体积过大，不易携带，使用不便，功耗较大，并且存在安全问题；（2）公开号为CN101852827A的硅材料电阻率语音测试笔虽然具备测试电阻率功能，必须接触硅材料，并施加一定力度，存在测量薄硅片时易造成硅片断裂现象，同时需要定期更换4根磨损的探针，造成成本增加；(3)公开号为CN202052624U的中国专利一种硅料分选装置采用了非接触测量技术，只是用来实现硅料与金属或重掺硅料分离的涡流装置；(4)公开号为CN203941234U的中国专利一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置采用了非接触测量技术，但没有采用集成电路技术，电路设计比较复杂。因此有必要提出一种便携式半导体非接触电阻率测试装置解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是电路板的高度集成化、非接触电阻率测试，为克服上述现有技术设备的不足，本专利技术提供了一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，本专利技术解决其技术问题的技术方案为：一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，包括盒式壳体、液晶显示屏、集成电路板、锂电池盒、薄膜键盘、电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔、供电USB插孔、DB15VGA信号接口、涡流测量探头，其特征在于所述盒式壳体呈长方体，其上部表面中间位置设置液晶显示屏，液晶显示屏周边设置薄膜键盘，所述薄膜键盘包括厚度按键、温度按键、设置按键、声音按键、屏幕按键、测量按键及上下左右四个方向按键；所述盒式壳体一端侧面并列设置电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔、供电USB插孔、DB15VGA信号接口；所述DB15VGA信号接口通过导线连接涡流测量探头；所述盒式壳体内部设置集成电路板、锂电池盒，所述锂电池盒设置在集成电路板一侧，所述电池盒内部设置锂电池；所述集成电路板与液晶显示屏、锂电池盒、薄膜键盘、电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔、供电USB插孔、DB15VGA信号接口电连接。所述的集成电路板包括单片机STM32，均与单片机STM32相连接的TLF_LCD液晶显示模块、BOOT状态开关电路、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、AD数据采集接口、供电控制端口，与AD数据采集接口输入端相连接的信号发生模块，与供电控制端口相连接的电源指示灯模块、电源转换模块；与电源转换模块输入端依次相连接的电源隔离接口、锂电池和USB充电电源模块。所述的锂电池和USB充电电源模块包括电源控制器、升压稳压器、降压稳压器、AMS1117稳压器；所述电源控制器，包括锂电池供电电路、USB供电电路。所述的信号发生模块包括信号发生电路、信号处理电路；所述信号发生电路包括XR2206P正弦方波发生器、F42N50Q工频陷波器、带通滤波器、恒流源测量线圈电路、移相器；所述XR2206P正弦方波发生器的正弦波输出端依次连接F42N50Q工频陷波器、带通滤波器、恒流源测量线圈电路，所述恒流源测量线圈电路的测量线圈包括ZXB01、ZXB02输出接口；所述XR2206P正弦方波发生器的方波输出端包括FB01、FB02输出接口，FB02输出接口连接移相器；所述信号处理电路包括1号输出回路、2号输出回路，二者均包括乘法器、二阶低通滤波器、放大电路、AD数据采集端口，所述乘法器包括正弦波探头信号输入接口、参考方波输入接口、乘法器输出接口，所述乘法器输出接口依次连接二阶低通滤波器、放大电路、AD数据采集端口；所述恒流源测量线圈电路的测量线圈的ZXB01、ZXB02输出接口分别依次连接1号、2号输出回路的乘法器的正弦波探头信号输入接口；所述XR2206P正弦方波发生器的方波输出端的FB01、FB02，FB01输出端连接1号输出回路的乘法器的参考方波输入接口，FB02输出接口连接移相器后连接2号输出回路的乘法器的参考方波输入接口。所述的液晶显示屏采用TFT_LCD集成芯片；所述存储芯片U9,型号为M95M01；所述按键输入模块中的按键为薄膜按键；所述JTAG程序模块芯片为JTAG芯片。所述的涡流测量探头采用非接触式测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，包括盒式壳体（1）、液晶显示屏（2）、集成电路板（3）、锂电池盒（4）、薄膜键盘（5）、电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）、涡流测量探头（12），其特征在于：所述盒式壳体（1）呈长方体，其上部表面中间位置设置液晶显示屏（2），液晶显示屏（2）周边设置薄膜键盘（5），所述薄膜键盘（5）包括厚度按键、温度按键、设置按键、声音按键、屏幕按键、测量按键及上下左右四个方向按键；所述盒式壳体（1）一端侧面并列设置电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）；所述DB15VGA信号接口（11）通过导线连接涡流测量探头（12）；所述盒式壳体（1）内部设置集成电路板（3）、锂电池盒（4），所述锂电池盒（4）设置在集成电路板（3）一侧，所述锂电池盒（4）内部设置锂电池；所述集成电路板（3）与液晶显示屏（2）、锂电池盒（4）、薄膜键盘（5）、电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，包括盒式壳体（1）、液晶显示屏（2）、集成电路板（3）、锂电池盒（4）、薄膜键盘（5）、电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）、涡流测量探头（12），其特征在于：所述盒式壳体（1）呈长方体，其上部表面中间位置设置液晶显示屏（2），液晶显示屏（2）周边设置薄膜键盘（5），所述薄膜键盘（5）包括厚度按键、温度按键、设置按键、声音按键、屏幕按键、测量按键及上下左右四个方向按键；所述盒式壳体（1）一端侧面并列设置电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）；所述DB15VGA信号接口（11）通过导线连接涡流测量探头（12）；所述盒式壳体（1）内部设置集成电路板（3）、锂电池盒（4），所述锂电池盒（4）设置在集成电路板（3）一侧，所述锂电池盒（4）内部设置锂电池；所述集成电路板（3）与液晶显示屏（2）、锂电池盒（4）、薄膜键盘（5）、电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）电连接。2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述集成电路板（3）包括单片机STM32，均与单片机STM32相连接的TLF_LCD液晶显示模块、BOOT状态开关电路、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、AD数据采集接口、供电控制端口，与AD数据采集接口输入端相连接的信号发生模块，与供电控制端口相连接的电源指示灯模块、电源转换模块；与电源转换模块输入端依次相连接的电源隔离接口、锂电池和USB充电电源模块。3.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于：所述锂电池和USB充电电源模块包括电源控制器（13）、升压稳压器（14）、降压稳压器（15）、AMS1117稳压器（16）；所述电源控制器（13），包括锂电池供电电路、USB供电电路；所述锂电池供电电路包括锂电池接线端子J4、USB1接线端子J2、光电耦合开关U5、电阻R7、R8、R9、电容C3；所述锂电池接线端子J4的一号引脚连接+12V锂电池正极，其二号引脚接地；所述光电耦合开关U5为可控制的光电藕合器件TLP521,其集电极C连接所述锂电池接线端子J4的一号引脚，所述光电耦合开关U1的发射极与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的与电阻R9串联后接地；所述光电耦合开关U5的负极A与电阻R7一端连接，所述电阻R1另一端的与USB1接线端子J2一号端子连接；所述光电耦合开关U5的正极K与电容C3一端连接后，再与所USB1接线端子J2的二号端子连接并接地，所述电容C1与电阻R1组成稳压整流RC滤波电路；所述USB供电电路包括USB2接线端子J8、二极管D3、D7、场效应管Q2、电阻R11、R12、电量采集二线端子J5；所述场效应管Q2为增强型场效应管MOSFETP,其一号引脚栅极连接电阻R2、R3的串联接点；场效应管Q2的二号引脚源极连接锂电池接线端子J4的一号引脚，且依次串联电阻R11、R12后接地，电量采集二线端子J5的一、二号引脚并联接在电阻R12两端；场效应管Q2的三号引脚漏极依次连接二极管D3的负极、二极管D7的正极，二极管D7的负极连接USB1接线端子J2的一号引脚，二极管D3的负极且连接USB2接线端子J8的一号引脚；所述升压稳压器（14）包括UP2芯片LM2577、U8芯片AQY212S、电源二线端子J9、电感L6、L7、LP2、电容CP4、CP5、CP6、C10、电阻RP3、RP5、RP6、R13、稳压管D8、DP2、DP4；所述UP2芯片LM2577的五号引脚连接USB2接线端子J8的二号引脚、电感LP2的一端、电容CP4的一端，电容CP4的另一端接地；电感LP2的另一端连接UP2芯片LM2577的四号引脚后依次连接稳压管D8的正极、电容CP5的正极、C10的一端、电阻RP5的一端、稳压管DP2的正极、电感L6和VCC_+12V电源接口，电容CP5的负极、C10的另一端接地；所述UP2芯片LM2577的一号引脚依次连接电阻RP3、电容CP6后接地，其三号引脚接地，其二号引脚依次连接电阻RP6的一端、电阻R13、电阻RP5的另一端，电阻RP6的另一端接地；所述U8芯片AQY212S的一号引脚连接锂电池供电电路的电容C3和电阻R7的并联接点，其二号引脚连接电源二线端子J9的一号引脚且接地，其三号引脚连接稳压管DP4后连接电源二线端子J9的二号引脚，其四号引脚连接电感L7后连接VCC_+12V电源接口；所述降压稳压器（15）包括U4芯片LM2596S、电容C2、C8、C11、电感L1、电阻R10、R14、稳压管D6、D9；所述U4芯片LM2596S的一号引脚连接VCC_+12V电源接口后串联电容C2并接地，其二号引脚依次连接电感L1、稳压管D6后连接CPU_5V接口，其三号引脚连接电阻R10、R14连接点，电阻R10另一端连接稳压管D6正极，电阻R12另一端接地，其四号引脚接地；稳压管D9、电容C11均并联在U4芯片LM2596S的二号、六号引脚两端；稳压管D6正极连接AV_5V接线端；所述AMS1117稳压器（16）包括U7芯片AMS1117S、电源接口端子J10、电感L5、电容C12、C13、C15、C15；所述电源接口端子J10包括VCC_+12V一号引脚、CPU_5V二号引脚、AV_5V三号引脚、+3.3V四号引脚；所述U7芯片AMS1117S的一号引脚接地，其二号引脚依次连接电感L5、电源接口端子J10的+3.3V四号引脚，其三号引脚依次连接电容C12、C13的一端、电源接口端子J10的CPU_5V二号引脚且电容C12、C13的另一端接地，其四号引脚连接+3.3V接线端。4.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于：所述信号发生模块包括信号发生电路、信号处理电路；所述信号发生电路包括XR2206P正弦方波发生器（17）、F42N50Q工频陷波器（18）、带通滤波器（19）、恒流源测量线圈电路（20）、移相器（21）；所述XR2206P正弦方波发生器（17）的正弦波输出端依次连接F42N50Q工频陷波器（18）、带通滤波器（19）、恒流源测量线圈电路（20），所述恒流源测量线圈电路（20）的测量线圈包括ZXB01、ZXB02输出接口；所述XR2206P正弦方波发生器（17）的方波输出端包括FB01、FB02输出接口，FB02输出接口连接移相器（21）；所述信号处理电路包括1号输出回路、2号输出回路，二者均包括乘法器（22）、二阶低通滤波器（23）、放大电路、AD数据采集端口，所述乘法器（22）包括正弦波探头信号输入接口、参考方波输入接口、乘法器输出接口，所述乘法器输出接口依次连接二阶低通滤波器（23）、放大电路、AD数据采集端口；所述恒流源测量线圈电路（20）的测量线圈的ZXB01、ZXB02输出接口分别依次连接1号、2号输出回路的乘法器（22）的正弦波探头信号输入接口；所述XR2206P正弦方波发生器（17）的方波输出端的FB01、FB02，FB01输出端连接1号输出回路的乘法器（22）的参考方波输入接口，FB02输出接口连接移相器（21）后连接2号输出回路的乘法器（22）的参考方波输入接口。5.根据权利要求4所述的测试仪，其特征在于：所述的XR2206P正弦方波发生器（17）包括JP1芯片XR2206P、电感L1、L2、L7、L8、L11、L13、电阻R26、R27、R41、R48、可变电阻R43、R45、R59、电容C26、C33、C35、C37；所述JP1芯片XR2206P的一号引脚串联电感L2后连接模拟地AGNDD,其二号引脚设为正弦波输出端,其三号引脚依次串联可变电阻R43、电阻R26后连接VCC_+12V电压端，其四号引脚依次串...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，于友，刘世伟，石坚，
申请(专利权)人：山东辰宇稀有材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37