适用于朗缪尔探针的多功能测量电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于朗缪尔探针的多功能测量电路及其控制方法，所述电路至少包括朗缪尔探针、多个继电器开关以及控制模块；第一朗缪尔探针的输出端与第一电压取样模块的第一端连接，第一电压取样模块的第二端与第二电压取样电路的第一端连接，第二电压取样电路的第二端与第二朗缪尔探针的输出端连接；第一电压取样模块的第一端还与电流取样模块的第一端连接，电流取样模块的第二端与扫描电源或稳压电源连接；控制模块与每一继电器开关连接，用于控制每一继电器开关的通断，以使所述电路能够切换至不同的电路模式。本发明专利技术能够根据探针数量和测量需求自动切换至对应的电路模式，有效提高了测量电路系统的运行效率，节省了维护成本和时间。省了维护成本和时间。省了维护成本和时间。

【技术实现步骤摘要】
适用于朗缪尔探针的多功能测量电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及磁约束等离子体诊断
，尤其涉及一种适用于朗缪尔探针的多功能测量电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]等离子体是一种物质状态，一般呈现出准电中性，广泛存在于宇宙中。等离子体在科技领域中有许多重要应用，例如气体放电、等离子体刻蚀、等离子体镀膜和受控聚变等。磁约束等离子体装置是利用特殊形态的磁场把电准中性的等离子体约束在特定空间内，主要应用于磁约束聚变领域，包括托卡马克和仿星器等聚变装置。由于等离子体普遍存在于自然界中，其关键参数如密度和温度，跨越范围很广，需要发展等离子体诊断技术来测量等离子体的关键参数。
[0003]朗缪尔探针是一种简单有效的诊断方法，可以测量等离子体的电子温度、电子密度、离子饱和流和悬浮电位等。朗缪尔探针已广泛应用于世界上各大磁约束聚变装置和低温等离子体装置，是获得等离子体信息的通用诊断方式。通常情况下，朗缪尔探针多工作于悬浮电位、单探针、马赫探针和三探针等电路模式下。由于朗缪尔探针应用灵活，往往需要根据不同的测量需求设计不同种类的朗缪尔探针系统，并为之配备相应的测量电路系统，这样导致测量效率低下，且维护成本和时间较高。因此，为了提高测量电路系统的运行效率，并节省维护成本和时间，需要研究一种标准化的多功能测量电路，以满足上述多种电路模式需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种适用于朗缪尔探针的多功能测量电路及其控制方法，能够根据探针数量和测量需求自动切换至对应的电路模式，有效提高了测量电路系统的运行效率，节省了维护成本和时间。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种适用于朗缪尔探针的多功能测量电路，包括第一朗缪尔探针、第二朗缪尔探针、第一电压取样模块、第二电压取样模块、电流取样模块、扫描电源、稳压电源、多个继电器开关以及控制模块；其中，所述继电器开关至少包括第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关、第四继电器开关、第五继电器开关和第六继电器开关；
[0006]所述第一朗缪尔探针的输出端与所述第二继电器开关的第一端连接，所述第二继电器开关的第二端与所述第一电压取样模块的第一端连接，所述第一电压取样模块的第二端接地；所述第一继电器开关的第一端与所述第一电压取样模块的第一端连接，所述第一继电器开关的第二端与所述第一电压取样模块的第二端连接；所述第一电压取样模块的第二端还与所述第六继电器开关的第一端连接，所述第六继电器开关的第二端与所述第二电压取样电路的第一端连接，所述第二电压取样电路的第二端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接；
[0007]所述第三继电器开关的第一端与所述第一电压取样模块的第一端连接，所述第三继电器开关的第二端与所述电流取样模块的第一端连接，所述电流取样模块的第二端分别与所述第四继电器开关的第一端和所述第五继电器开关的第一端连接；所述第四继电器开关的第二端与所述扫描电源的第一端连接，所述扫描电源的第二端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接；所述第五继电器开关的第二端与所述稳压电源的第一端连接，所述稳压电源的第二端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接；
[0008]所述控制模块与每一所述继电器开关连接，用于控制每一所述继电器开关的通断，以使所述电路能够切换至不同的电路模式。
[0009]作为上述方案的改进，所述电流取样模块包括电流取样单元和电流支路单元；
[0010]所述电流取样单元并联在所述电流支路单元的两端，且所述电流支路单元包括多条并联连接的电流支路。
[0011]作为上述方案的改进，所述电流支路包括取样电阻以及与所述取样电阻串联的继电器开关，其中，所述取样电阻为大功率低阻值的电阻。
[0012]作为上述方案的改进，每条所述电流支路中的取样电阻的阻值不同。
[0013]作为上述方案的改进，所述第一电压取样模块包括第一电阻以及与所述第一电阻串联的第二电阻；所述第二电阻的两端与同轴电缆的两根导线分别连接，用于测量所述第一朗缪尔探针的电压；其中，所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值不同。
[0014]作为上述方案的改进，所述第二电压取样模块包括第三电阻以及与所述第三电阻串联的第四电阻；所述第三电阻的两端与同轴电缆的两根导线分别连接，用于测量所述第二朗缪尔探针的电压；其中，所述第三电阻的阻值与所述第四电阻的阻值不同。
[0015]作为上述方案的改进，所述电流取样单元包括第五电阻以及与所述第五电阻串联的第六电阻；所述第五电阻的两端与同轴电缆的两根导线分别连接，用于测量流过朗缪尔探针的电流；其中，所述第五电阻的阻值与所述第六电阻的阻值不同。
[0016]作为上述方案的改进，所述电路还包括第一保护模块、第二保护模块和第三保护模块；
[0017]所述第一保护模块的第一端与所述第一朗缪尔探针的输出端连接，所述第一保护模块的第二端与所述第二继电器开关的第一端连接；
[0018]所述第二保护模块的第一端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接，所述第二保护模块的第二端与所述第二电压取样模块的第二端连接；
[0019]所述第三保护模块的第一端与所述扫描电源的第二端或所述稳压电源的第二端连接，所述第三保护模块的第二端与所述第二保护模块的第二端连接。
[0020]作为上述方案的改进，所述继电器开关还包括第七继电器开关和第八继电器开关；
[0021]所述第七继电器开关的第一端与所述扫描电源的第二端连接，所述第七继电器开关的第二端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接；
[0022]所述第八继电器开关的第一端与所述稳压电源的第二端连接，所述第八继电器开关的第二端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接。
[0023]本专利技术实施例还提供了一种适用于朗缪尔探针的多功能测量电路的控制方法，应用于上述任一项所述的适用于朗缪尔探针的多功能测量电路，包括：
[0024]控制模块控制继电器开关满足第一预设条件时，所述电路处于悬浮电位模式；其中，所述第一预设条件为：第二继电器开关处于闭合状态，第一继电器开关、第三继电器开关、第四继电器开关、第五继电器开关和第六继电器开关均处于断开状态；或，第六继电器开关处于闭合状态，第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关、第四继电器开关和第五继电器开关均处于断开状态；或，第二继电器开关和第六继电器开关均处于闭合状态，第一继电器开关、第三继电器开关、第四继电器开关和第五继电器开关均处于断开状态；
[0025]控制模块控制继电器开关满足第二预设条件时，所述电路处于单探针模式；其中，所述第二预设条件为：第一继电器开关、第三继电器开关、第四继电器开关和第六继电器开关均处于闭合状态，第二继电器开关和第五继电器开关均处于断开状态；
[0026]控制模块控制继电器开关满足第三预设条件时，所述电路处于马赫探针模式；其中，所述第三预设条件为：第一继电器开关、第三继电器开关、第五继电器开关和第六继电器开关均处于闭合状态，第二继电器开关和第四继电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于朗缪尔探针的多功能测量电路，其特征在于，包括第一朗缪尔探针、第二朗缪尔探针、第一电压取样模块、第二电压取样模块、电流取样模块、扫描电源、稳压电源、多个继电器开关以及控制模块；其中，所述继电器开关至少包括第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关、第四继电器开关、第五继电器开关和第六继电器开关；所述第一朗缪尔探针的输出端与所述第二继电器开关的第一端连接，所述第二继电器开关的第二端与所述第一电压取样模块的第一端连接，所述第一电压取样模块的第二端接地；所述第一继电器开关的第一端与所述第一电压取样模块的第一端连接，所述第一继电器开关的第二端与所述第一电压取样模块的第二端连接；所述第一电压取样模块的第二端还与所述第六继电器开关的第一端连接，所述第六继电器开关的第二端与所述第二电压取样电路的第一端连接，所述第二电压取样电路的第二端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接；所述第三继电器开关的第一端与所述第一电压取样模块的第一端连接，所述第三继电器开关的第二端与所述电流取样模块的第一端连接，所述电流取样模块的第二端分别与所述第四继电器开关的第一端和所述第五继电器开关的第一端连接；所述第四继电器开关的第二端与所述扫描电源的第一端连接，所述扫描电源的第二端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接；所述第五继电器开关的第二端与所述稳压电源的第一端连接，所述稳压电源的第二端与所述第二朗缪尔探针的输出端连接；所述控制模块与每一所述继电器开关连接，用于控制每一所述继电器开关的通断，以使所述电路能够切换至不同的电路模式。2.如权利要求1所述的适用于朗缪尔探针的多功能测量电路，其特征在于，所述电流取样模块包括电流取样单元和电流支路单元；所述电流取样单元并联在所述电流支路单元的两端，且所述电流支路单元包括多条并联连接的电流支路。3.如权利要求2所述的适用于朗缪尔探针的多功能测量电路，其特征在于，所述电流支路包括取样电阻以及与所述取样电阻串联的继电器开关，其中，所述取样电阻为大功率低阻值的电阻。4.如权利要求3所述的适用于朗缪尔探针的多功能测量电路，其特征在于，每条所述电流支路中的取样电阻的阻值不同。5.如权利要求2至4中任一项所述的适用于朗缪尔探针的多功能测量电路，其特征在于，所述第一电压取样模块包括第一电阻以及与所述第一电阻串联的第二电阻；所述第二电阻的两端与同轴电缆的两根导线分别连接，用于测量所述第一朗缪尔探针的电压；其中，所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值不同。6.如权利要求5所述的适用于朗缪尔探针的多功能测量电路，其特征在于，所述第二电压取样模块包括第三电阻以及与所述第三电阻串联的第四电阻；所述第三电阻的两端与同轴电缆的两根导线分别连接，用于测量所述第二朗缪尔探针的电压；其中，所述第三电阻的阻值与所述第四电阻的阻值不同。7.如权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少承，廖亮，魏文崟，高翔，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：