大气压射频等离子体光强测量系统的设计.pdf

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1、第４期（总第２０３期）机械工程与自动化Ｎｏ．４２０１７年８月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＡｕｇ．文章编号：１６７２６４１３（２０１７）０４０１６４０２大气压射频等离子体光强测量系统的设计刘亚运，李占贤（华北理工大学机械工程学院，河北唐山０６３００９）摘要：基于对大气压等离子体放电射流特性的分析，考虑到实验室对于大气压射频等离子体强度的要求，设计出一套高灵敏度、高精确度的光强测试系统，实时测量等离子体放电强度，找到等离子体放电强度与辉光放电光强的对应关系，为今后的实验及产品开发提供参考和依据。关

2、键词：等离子体；大气压射频；光强度检测；测量系统中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ０引言不是像传统的测光系统使用的光电二极管，同样也就大气压射频等离子体由于是在大气压、室温的环省去了传统电路中的信号放大电路和Ａ／Ｄ转换电路。境下产生的放电，因此不需要建造体积庞大、结构复杂除此之外，ＢＨ１７５０由于其良好的抗干扰性和优良的且价格昂贵的真空腔，从而节省了一大笔费用。除此光谱灵敏性而被广泛应用。ＢＨ１７５０对不同波长的光之外，大气压射频等离子体根据实际情况设计不同的的敏感度如图１所示。电极结构，如针－板电极、针－环电极等，或者采用不同频率

3、的电源驱动，如微波、射频、脉冲和直流电源等，可以获得具有不同特性的等离子体射流，用以应对不同的实验工况［１］。本文设计了一种光强测量系统，用于随时测量等离子体放电的光强，对了解等离子体放电特性工作具有十分重要的意义。１大气压射频等离子体等离子体是除了固体、液体、气体之外物质的第四种形态［２］。按照不同的标准可以将等离子体分成不同的种类［３］，不同的发生器结构和不同的激励方式产生的等离子体的热力学状态也不尽相同。大气压射频等离子体是在大气压环境下使用射频图１ＢＨ１７５０对不同波长的光的敏感度电源产生的等离子体，该方式产生的等离子体放电均

4、光照度感应模块选择ＧＹ３０数字光模块，它拥有匀，而且等离子体射流温度在室温范围内温和可控，所接近于人眼的光谱范围，并且具有很高的精度，对外部以在学术界和工业界备受关注［４］。光源的依赖性不大，对白炽灯、荧光灯、卤素灯都有很大气压射频等离子体在生物育种方面的潜力巨好的识别，拥有数字照度转换器，可以直接与控制器相大，因此实验室制作并研发的实验设备主要应用在微连［７］。其电压供给为３Ｖ～５Ｖ，电流供给为２００μＡ。生物诱变育种中［５］。ＧＹ３０光照感应模块示意图如图２所示。２光强测量系统硬件设计２．１控制芯片的选择单片机（Ｍｉｃｒｏｃｏ

5、ｎｔｒｏｌｌｅｒｓ）是一种集成电路芯片，相当于一个微型的计算机，只是缺少了Ｉ／Ｏ设备，应用最广泛的ＳＴＣ８９Ｃ５１单片机中包含了中央处理器（ＣＰＵ）、程序存储器（Ｆｌａｓｈ）、数据存储器（ＳＲＡＭ）、定时器、计数器、Ｉ／Ｏ接口和ＥＥＲＲＯＭ等模块。ＳＴＣ８９Ｃ５１系列的单片机包含了数据采集和控制中所需要的所有的单元模块。故本设计中选择这种单片机作为控制芯片［６］。１３－－ＧＳＤＮＡＤＩ电ＩＣ源总地线；２数－据ＡＤ引Ｄ脚Ｒ；４Ｂ－Ｈ１Ｓ７Ｃ５Ｌ０ＩＩＩＩＣＣ总设线备时地钟址引引脚脚；；２．２光照强度检测元件的选择５－ＶＣＣ供电电源；６－

6、低功耗３．３Ｖ稳压器；ＢＨ１７５０是一种新型的测量光照强度的芯片，其图７２－芯Ｇ片ＹＢ３Ｈ０１７光５０照ＦＶ感Ｉ；应８－模电块平示转意换图内置６位模数转换器，可以直接输出一个数字信号，而收稿日期：２０１６１１１４；修订日期：２０１７０５０３作者简介：刘亚运（１９９０），男，河北保定人，在读硕士研究生，研究方向：机器人技术。２０１７年第４期刘亚运，等：大气压射频等离子体光强测量系统的设计·１６５·３光强测量电路的搭建气系统和冷却水系统，同时搭建好等离子体光强测量光强测量电路由单片机、晶振电路和复位电路、光系统。大气压射频等离

7、子体放电使用的气体为氦气，照检测和ＬＣＤ显示等组成。光强测量系统原理图如首先将氦气的流量调节至１０Ｌ／ｍｉｎ，测量在氦气流量图３所示。一定时，随着电流的增加等离子体光强度的变化，结果４光强测量系统性能测试如图４所示。将发生器接入射频电源系统，同样接好的还有供图３光强测量系统原理图ｍｅｄｉａｂｙａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｐｌａｓｍａｓ：ｒｅｖｉｅｗ，ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓＰｌａｓｍａＳｃｉ，２００２，３０（４）：１４０９１４１５．［２］ＢｏｇａｅｒｔｓＡ，ＮｅｙｔｓＥ，Ｇｉｊ

8、ｂｅｌｓＲ，ｅｔａｌ．Ｇａｓｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｌａｓｍａｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａＰａｒｔＢ：ＡｔｏｍｉｃＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，２００２，５７（４）：６０