【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及探针显微设备，尤其涉及一种探针显微设备的探针响应频域数据处理方法、一种探针响应频域数据处理装置以及一种探针响应频域数据处理系统。
技术介绍
1、在材料
，为了得到材料的微观结构甚至原子结构信息，以扫描透射电子显微镜(stem)、扫描探针显微镜(spm)代表的原子力显微镜(afm)有效促进了材料测量技术的发展。而在高通量原子力显微镜表征技术中，通过给探针显微设备的探针施加定制化驱动信号，使探针在驱动信号激励下产生响应数据，进而通过响应数据进行分析来得到测量结果；在测量过程中通常会将振动数据全部采集并进行分析，而振动数据的数据量过大，会导致难以存储和处理，且原子力显微镜不产生数据的时间，即可供数据处理的时间很短，使得传统的数字锁相算法难以在这样的时间内提取完频域响应。
技术实现思路
1、因此，针对现有技术中的至少部分不足和缺陷，本专利技术实施例提出了一种探针显微设备的探针响应频域数据处理方法、一种探针响应频域数据处理装置以及一种探针响应频域数据处理系统。
2、一方面，本专利技术实施例提出的一种探针响应频域数据处理方法，包括：获取驱动信号数据，其中所述驱动信号数据包括多个离散扫频信号数据，所述多个离散扫频信号数据的多个频率不相同；获取所述探针显微设备在所述驱动信号数据的激励下产生的探针响应信号数据；以矩阵形式表征多个频率下的所述驱动信号数据和所述探针响应信号数据，分别得到驱动信号矩阵和探针响应信号矩阵；以及根据所述驱动信号矩阵和探针响应信号矩阵并进行矩阵运
3、在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述驱动信号矩阵和探针响应信号矩阵并进行矩阵运算确定所述探针显微设备在所述多个离散扫频信号数据的激励下的探针响应频域数据包括：根据所述多个离散扫频信号数据的多个驱动频率中的最高频率、最低频率、以及所述探针响应信号数据的采样率确定预设周期对应的采样点数；根据所述采样点数、所述采样率以及所述多个驱动频率确定与所述多个驱动频率对应的多个采样相位；根据所述驱动信号矩阵、所述探针响应信号矩阵、所述多个采样相位以及所述多个驱动频率确定所述探针响应频域数据。
4、在本专利技术的一个实施例中，所述采样点数ns满足：
5、
6、所述多个采样相位θj满足：
7、
8、其中，fs为信号采集设备的采样率，[ ]为取整运算，ω1为所述多个驱动频率中的最低频率，ωn为所述多个驱动频率中的最高频率，且ωj为所述多个驱动频率中的第j个驱动频率。
9、在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述驱动信号矩阵、所述探针响应信号矩阵、所述多个采样相位以及所述多个驱动频率确定所述探针响应频域数据包括：根据所述驱动信号矩阵、探针响应信号矩阵、所述多个离散扫频信号数据的持续时长、所述多个采样相位以及所述多个驱动频率，确定所述探针响应信号数据的多个第一分量和多个第二分量；根据所述多个第一分量、所述多个第二分量以及所述多个采样相位，计算得到所述探针响应频域数据的多个探针响应幅值和多个探针响应相位。
10、在本专利技术的一个实施例中，所述一种探针显微设备的探针响应频域数据处理方法还包括：所述多个第一分量和所述多个第二分量分别满足：
11、
12、
13、所述多个探针响应幅值和所述多个探针响应相位分别满足：
14、
15、
16、其中，ωj为所述多个驱动频率中的第j个驱动频率，δt为所述多个离散扫频信号数据的持续时长，dj和rj分别为ωj对应的驱动信号矩阵和探针响应信号矩阵，θj为驱动频率ωj下采样点数对应的相位，a(ωj)为所述探针响应频域数据在驱动频率ωj下的幅值，φ(ωj)为所述探针响应频域数据在驱动频率ωj下的相位，xj和 yj分别为所述探针响应信号数据在ωj频率下的第一分量和第二分量。
17、在本专利技术的一个实施例中，所述探针响应频域数据处理方法还包括：发送离散扫频信号参数至信号发生设备，以供所述信号发生设备根据所述离散扫频信号产生所述驱动信号数据、并发送所述驱动信号数据至所述探针显微设备。
18、另一方面，本专利技术实施例提出的一种探针响应频域数据处理装置包括：驱动信号获取模块，用于获取驱动信号数据，其中所述驱动信号数据包括多个离散扫频信号数据，所述多个离散扫频信号数据的多个驱动频率不相同；响应信号获取模块，用于获取所述探针显微设备在所述驱动信号数据的激励下产生的探针响应信号数据；矩阵表征模块，用于以矩阵形式表征所述驱动信号数据和所述探针响应信号数据，分别得到驱动信号矩阵和探针响应信号矩阵；以及频域数据获取模块，用于根据所述驱动信号矩阵和探针响应信号矩阵确定所述探针显微设备在所述多个离散扫频信号数据的激励下的探针响应频域数据。
19、在本专利技术的一个实施例中，所述频域数据获取模块包括：采样点数确定单元，用于根据所述多个离散扫频信号数据的多个驱动频率中的最高频率、最低频率、以及所述探针响应信号数据的采样率确定预设周期对应的采样点数；采样相位确定单元，用于根据所述采样点数、所述采样率以及所述多个驱动频率确定与所述多个驱动频率对应的多个采样相位；频域数据确定单元，用于根据所述驱动信号矩阵、所述探针响应信号矩阵、所述多个采样相位以及所述多个驱动频率确定所述探针响应频域数据。
20、在本专利技术的一个实施例中，所述频域数据确定单元包括：分量确定子单元，用于根据所述驱动信号矩阵、探针响应信号矩阵、所述多个离散扫频信号的持续时长、所述多个采样相位以及所述多个驱动频率，确定所述探针响应信号数据的多个第一分量和多个第二分量；幅值相位确定子单元，用于根据所述多个第一分量、所述多个第二分量以及所述多个采样相位，计算得到所述探针响应频域数据的多个探针响应幅值和多个探针响应相位。
21、再一方面，本专利技术实施例提出的一种探针响应频域数据处理系统，包括：数据处理设备；信号发生设备，连接所述数据处理设备；探针显微设备，连接所述信号发生设备；信号采集设备，连接在所述探针显微设备和所述数据处理设备之间；其中，所述数据处理设备用于发送离散扫频信号参数至所述信号发生设备；所述信号发生设备用于根据所述离散扫频信号参数生成驱动信号数据并发送所述驱动信号数据至所述探针显微设备和所述数据处理设备，所述驱动信号数据包括多个离散扫频信号数据，所述多个离散扫频信号数据的多个驱动频率不相同；所述探针显微设备用于在所述多个离散扫频信号的激励下产生探针响应信号；所述信号采集设备用于采集所述探针响应信号得到探针响应信号数据；所述数字处理设备还用于获取驱动所述驱动信号数据，获取所述探针显微设备在所述驱动信号数据的激励下产生的探针响应信号数据，以及根据所述驱动信号数据和探针响应信号数据确定所述探针显微设备在所述多个离散扫频信号数据的激励下的探针响应频域数据
22、由上可知，本专利技术上述技术特征可以具有如下一个或多个有益效果：本实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种探针显微设备的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，所述根据所述驱动信号矩阵和探针响应信号矩阵并进行矩阵运算确定所述探针显微设备在所述多个离散扫频信号数据的激励下的探针响应频域数据包括：
3.根据权利要求2所述的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，所述根据所述驱动信号矩阵、所述探针响应信号矩阵、所述多个采样相位以及所述多个驱动频率确定所述探针响应频域数据包括：
5.根据权利要求4所述的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求1所述的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，还包括：
7.一种探针响应频域数据处理装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的探针响应频域数据处理装置，其特征在于，所述频域数据获取模块包括：
9.根据权利要求8所述的探针响应频域数据处理装置，其特征在于，所述频域数据确定单元包括：
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...【技术特征摘要】
1.一种探针显微设备的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，所述根据所述驱动信号矩阵和探针响应信号矩阵并进行矩阵运算确定所述探针显微设备在所述多个离散扫频信号数据的激励下的探针响应频域数据包括：
3.根据权利要求2所述的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的探针响应频域数据处理方法，其特征在于，所述根据所述驱动信号矩阵、所述探针响应信号矩阵、所述多个采样相位以及所述多个驱动频率确定所述探针响...
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