一种朗缪尔探针电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种朗缪尔探针电源装置，涉及朗缪尔探针电源技术领域。包括等离子体、探针、电流采样模块、电压采样模块、双路数模转换模块、FPGA控制模块、上位机以及电源模块；上位机与FPGA控制模块连接，FPGA控制模块的输出端与电源模块的输入端连接，电源模块通过探针与等离子体连接，电源模块与探针之间串联有采样电阻，电流采样模块的两个输入端分别与采样电阻两端连接，电流采样模块的输出端通过双路数模转换模块与FPGA控制模块的输入端连接；电压采样模块的两个输入端分别与探针连接，电压采样模块的输出端通过双路数模转换模块与FPGA控制模块的输入端连接。其能够使得位移电流影响减少，提高信号同步准确性。提高信号同步准确性。提高信号同步准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种朗缪尔探针电源装置


[0001]本技术涉及朗缪尔探针电源
，具体而言，涉及一种朗缪尔探针电源装置。

技术介绍

[0002]朗缪尔探针作为一种经典的等离子体就位探测技术，被广泛应用于航天、航空领域和火箭、卫星探测等方面。朗缪尔探针是用于确定等离子体电子温度，电子密度和电势的装置。通过将一个或多个电极插入等离子体中，施加在各个电极之间或它们与腔体之间随时间变化的电势，同时测量探针间的电势和电流确定等离子体的物理性质，可获得朗缪尔探针的I
‑
V特性曲线，从而由相关理论知识推导出空间环境中等离子体的温度、密度等特性参数信息。而现有技术中朗缪尔探针的电源装置存在位移电流难处理，信号同步难的缺陷，由此需要一种朗缪尔探针电源装置。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种朗缪尔探针电源装置，其能够使得位移电流影响减少，提高信号同步准确性。
[0004]本技术的实施例是这样实现的：
[0005]本申请实施例提供一种朗缪尔探针电源装置，其包括等离子体、探针、电流采样模块、电压采样模块、双路数模转换模块、FPGA控制模块、上位机以及用于产生波形并对电流进行放大的电源模块；上位机与FPGA控制模块连接，FPGA控制模块的输出端与电源模块的输入端连接，电源模块通过探针与等离子体连接，电源模块与探针之间串联有采样电阻，电流采样模块的两个输入端分别与采样电阻两端连接，电流采样模块的输出端通过双路数模转换模块与FPGA控制模块的输入端连接；电压采样模块的两个输入端分别与探针连接，电压采样模块的输出端通过双路数模转换模块与FPGA控制模块的输入端连接。
[0006]在本技术的一些实施例中，电源模块包括依次连接的波形产生电路、放大电路和扩流电路；波形产生电路的输入端与FPGA控制模块的输出端连接，扩流电路的第一输出端通过采样电阻与一个探针连接，扩流电路的第一输出端与另外一个探针连接。
[0007]在本技术的一些实施例中，波形产生电路包括数模转换芯片U14、运算放大器U17和运算放大器U18，数模转换芯片U14的型号为AD9767，运算放大器U17的型号为AD8067，运算放大器U18的型号为AD8067，数模转换芯片U14的22号引脚通过电容C62接地，电容C62分别与电容C63、电容C64、电容C65并联；数模转换芯片U14的22号引脚与3.3V直流电源连接，数模转换芯片U14的16号引脚与数模转换芯片U14的22号引脚；数模转换芯片U14的47号引脚通过电感L6与3.3V直流电源连接；数模转换芯片U14的47号引脚与3.3V交流电源连接；数模转换芯片U14的47号引脚通过电容C60接地，电容C60与电容C61并联；数模转换芯片U14的48号引脚通过电阻R5与3.3V直流电源连接，数模转换芯片U14的48号引脚通过电阻R3接地；数模转换芯片U14的40号引脚通过电阻R46与运算放大器U17的3号引脚连接，数模转换
芯片U14的39号引脚通过电阻R46与运算放大器U17的4号引脚连接，运算放大器U17的2号引脚与5V直流电源负极连接，运算放大器U17的5号引脚与5V直流电源正极连接；运算放大器U17的1号引脚与通过电阻R47与运算放大器U18的4号引脚连接；运算放大器U18的3号引脚接地，运算放大器U18的2号引脚与5V直流电源负极连接，运算放大器U18的5号引脚与5V直流电源正极连接；运算放大器U18的1号引脚通过电阻R48与放大电路连接。
[0008]在本技术的一些实施例中，放大电路包括一级放大电路和二级放大电路；一级放大电路包括运算放大器U7和运算放大器U8，运算放大器U7的型号为AD8067，运算放大器U8的型号为AD8067，运算放大器U7的3号引脚、电阻R6、电阻R48和运算放大器U18的1号引脚依次连接；运算放大器U7的2号引脚分与12V直流电源负极连接；运算放大器U7的5号引脚与12V直流电源正极连接；运算放大器U7的4号引脚通过电阻R11与运算放大器U17的1号引脚连接，电阻R11与电容C42并联；运算放大器U17的1号引脚与运算放大器U8的3号引脚连接，运算放大器U8的4号引脚通过电阻R13与运算放大器U8的1号引脚连接，电阻R13与电容C43并联，运算放大器U8的1号引脚与二级放大电路的输入端连接。
[0009]在本技术的一些实施例中，二级放大电路采用PA85运放电路，PA85运放电路的输入端与运算放大器U8的1号引脚连接，PA85运放电路的输出端与扩流电路连接。
[0010]在本技术的一些实施例中，电流采样模块包括电流采集及滤波电路和第一信号预处理电路；电流采集及滤波电路包括差动放大器U12和滤波器U13，差动放大器U12的型号为AD8479，滤波器U13的型号为LTC1563，差动放大器U12的2号引脚与采样电阻的固定端连接，差动放大器U12的3号引脚通过电阻R26与采样电阻的移动端连接，采样电阻与二极管V2并联；差动放大器U12的7号引脚与12V直流电源正极连接，差动放大器U12的4号引脚与12V直流电源负极连接；差动放大器U12的7号引脚、电容C52、电容C53和差动放大器U12的4号引脚依次连接，差动放大器U12的6号引脚通过电阻R22与运算放大器U11的3号引脚连接，运算放大器U11的4号引脚与5V直流电源负极连接；运算放大器U11的2号引脚通过电容C47与运算放大器U11的6号引脚连接，电位器VR4与电容C47并联，运算放大器U11的7号引脚与5V直流电源正极连接；运算放大器U11的6号引脚、电阻R23、电阻R41与滤波器U13的6号引脚连接，运算放大器U11的6号引脚、电阻R23、电阻R39与滤波器U13的4号引脚连接；运算放大器U11的6号引脚、电阻R23与滤波器U13的2号引脚连接；滤波器U13的8号引脚与5V直流电源负极连接，滤波器U13的6号引脚通过电阻R42与滤波器U13的11号引脚连接；滤波器U13的6号引脚、电阻R42、电阻R40与滤波器U13的13号引脚依次连接；滤波器U13的6号引脚、电阻R42、电阻R38与滤波器U13的15号引脚依次连接；滤波器U13的15号引脚与第一信号预处理电路连接。
[0011]在本技术的一些实施例中，第一信号预处理电路包括运算放大器U24和差分放大器U25；运算放大器U24的型号为AD8067，差分放大器U25的型号为AD8138，运算放大器U24的3号引脚通过电阻R82与滤波器U13的15号引脚连接，运算放大器U24的2号引脚与5V直流电源负极连接，运算放大器U24的5号引脚与5V直流电源正极连接；运算放大器U24的4号引脚与运算放大器U24的1号引脚连接，运算放大器U24的1号引脚通过电阻R66与差分放大器U25的1号引脚连接，差分放大器U25的1号引脚通过电阻R81与差分放大器U25的4号引脚连接，差分放大器U25的1号引脚、电阻R81、电阻R64与双路数模转换模块依次连接，差分放大器U25的2号引脚与3.3V交流电源连接；差分放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种朗缪尔探针电源装置，其特征在于，包括：等离子体、探针、电流采样模块、电压采样模块、双路数模转换模块、FPGA控制模块、上位机以及用于产生波形并对电流进行放大的电源模块；所述上位机与所述FPGA控制模块连接，所述FPGA控制模块的输出端与所述电源模块的输入端连接，所述电源模块通过探针与等离子体连接，所述电源模块与所述探针之间串联有采样电阻，所述电流采样模块的两个输入端分别与所述采样电阻两端连接，所述电流采样模块的输出端通过所述双路数模转换模块与所述FPGA控制模块的输入端连接；所述电压采样模块的两个输入端分别与探针连接，所述电压采样模块的输出端通过所述双路数模转换模块与所述FPGA控制模块的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种朗缪尔探针电源装置，其特征在于，所述电源模块包括依次连接的波形产生电路、放大电路和扩流电路；所述波形产生电路的输入端与所述FPGA控制模块的输出端连接，所述扩流电路的第一输出端通过所述采样电阻与一个探针连接，所述扩流电路的第一输出端与另外一个探针连接。3.根据权利要求2所述的一种朗缪尔探针电源装置，其特征在于，所述波形产生电路包括数模转换芯片U14、运算放大器U17和运算放大器U18，所述数模转换芯片U14的型号为AD9767，运算放大器U17的型号为AD8067，运算放大器U18的型号为AD8067，所述数模转换芯片U14的22号引脚通过电容C62接地，所述电容C62分别与电容C63、电容C64、电容C65并联；所述数模转换芯片U14的22号引脚与3.3V直流电源连接，所述数模转换芯片U14的16号引脚与所述数模转换芯片U14的22号引脚；所述数模转换芯片U14的47号引脚通过电感L6与3.3V直流电源连接；所述数模转换芯片U14的47号引脚与3.3V交流电源连接；所述数模转换芯片U14的47号引脚通过电容C60接地，所述电容C60与电容C61并联；所述数模转换芯片U14的48号引脚通过电阻R5与3.3V直流电源连接，所述数模转换芯片U14的48号引脚通过电阻R3接地；所述数模转换芯片U14的40号引脚通过电阻R46与运算放大器U17的3号引脚连接，所述数模转换芯片U14的39号引脚通过电阻R46与运算放大器U17的4号引脚连接，所述运算放大器U17的2号引脚与5V直流电源负极连接，所述运算放大器U17的5号引脚与5V直流电源正极连接；所述运算放大器U17的1号引脚与通过电阻R47与运算放大器U18的4号引脚连接；所述运算放大器U18的3号引脚接地，所述运算放大器U18的2号引脚与5V直流电源负极连接，所述运算放大器U18的5号引脚与5V直流电源正极连接；所述运算放大器U18的1号引脚通过电阻R48与放大电路连接。4.根据权利要求3所述的一种朗缪尔探针电源装置，其特征在于，所述放大电路包括一级放大电路和二级放大电路；所述一级放大电路包括运算放大器U7和运算放大器U8，运算放大器U7的型号为AD8067，运算放大器U8的型号为AD8067，所述运算放大器U7的3号引脚、电阻R6、电阻R48和所述运算放大器U18的1号引脚依次连接；所述运算放大器U7的2号引脚分与12V直流电源负极连接；所述运算放大器U7的5号引脚与12V直流电源正极连接；所述运算放大器U7的4号引脚通过电阻R11与所述运算放大器U17的1号引脚连接，所述电阻R11与电容C42并联；所述运算放大器U17的1号引脚与运算放大器U8的3号引脚连接，所述运算放大器U8的4号引脚通过电阻R13与所述运算放大器U8的1号引脚连接，所述电阻R13与电容C43并联，所述运算放大器U8的1号引脚与所述二级放大电路的输入端连接。5.根据权利要求4所述的一种朗缪尔探针电源装置，其特征在于，所述二级放大电路采用PA85运放电路，所述PA85运放电路的输入端与所述运算放大器U8的1号引脚连接，所述
PA85运放电路的输出端与所述扩流电路连接。6.根据权利要求1所述的一种朗缪尔探针电源装置，其特征在于，所述电流采样模块包括电流采集及滤波电路和第一信号预处理电路；所述电流采集及滤波电路包括差动放大器U12和滤波器U13，差动放大器U12的型号为AD8479，滤波器U13的型号为LTC1563，所述差动放大器U12的2号引脚与所述采样电阻的固定端连接，所述差动放大器U12的3号引脚通过电阻R26与所述采样电阻的移动端连接，所述采样电阻与二极管V2并联；所述差动放大器U12的7号引脚与12V直流电源正极连接，所述差动放大器U12的4号引脚与12V直流电源负极连接；所述差动放大器U12的7号引脚、电容C52、电容C53和所述差动放大器U12的4号引脚依次连接，所述差动放大器U12的6号引脚通过电阻R22与运算放大器U11的3号引脚连接，所述运算放大器U11的4号引脚与5V直流电源负极连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐灵飞，周太航，李帛廷，
申请(专利权)人：成都理工大学工程技术学院，
类型：新型
国别省市：