[发明专利]电弧源的控制电路及方法

权利要求书

1.一种用于激发光谱的电弧源的控制电路，其特征在于：所述控制电路包括：

电源，所述电源的输出端连接引燃电路模块，输入端连接模数转换器，所述电源的输出电压幅值、相位和频率可调；

引燃电路模块，所述引燃电路模块用于输出引燃高压，激发电极；

霍尔电流检测模块，所述霍尔电流检测模块与所述电极相连，用于检测激发电流并传送至模数转换器；

电压耦合传感模块，所述电压耦合传感模块设置在电极激发时产生的电磁场的磁感应线的垂直方向，用于检测激发电压；

电场探测模块，所述电场探测模块设置在所述电极周围使得在电极激发时探测电场强度；

滤波模块，所述滤波模块将所述电场探测模块输出的电压信号滤波后传输至激发能量检测模块；所述滤波模块对所述电压耦合传感模块输出的激发电压滤波后传输至模数转换器；

激发能量检测模块，所述激发能量检测模块的输出端连接模数转换器；

模数转换器，所述模数转换器用于采集激发电流、激发电压以及激发光谱能量。

2.根据权利要求1所述的电弧源的控制电路，其特征在于：所述电源进一步包括：

电压幅值调节模块、相位调节模块和频率调节模块；

MCU，所述MCU的输入端连接所述模数转换器，并对电压幅值调节模块、相位调节模块和频率调节模块进行控制；

PID算法模块，所述PID算法模块设置在MCU上，并与MCU进行数据传输；

整流模块，经电压幅值调节模块、相位调节模块和频率调节模块调节的电源电压经所述整流模块后输出。

3.根据权利要求2所述的电弧源的控制电路，其特征在于：所述控制电路进一步包括：

幅值检测模块，所述幅值检测模块设置在所述模数转换器和霍尔电流检测模块、模数转换器和滤波模块之间。

4.根据权利要求2所述的电弧源的控制电路，其特征在于：所述电场探测模块设置在电极激发时产生的电磁场的磁感应线的垂直方向。

5.根据权利要求4所述的电弧源的控制电路，其特征在于：所述电场探测模块设置在所述电极的正下方。

6.根据权利要求5所述的电弧源的控制电路，其特征在于：所述电场探测模块为天线。

7.根据权利要求1-6任一所述电弧源控制电路的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

(A1)设定电源电压幅值、相位和频率的初始值；

(A2)引燃电路模块输出引燃高压，电极激发；

(A3)电场探测模块探测电极激发时的电场强度，将电场能量转化为电流，并进一步转化为电压后输出至激发能量检测模块；

(A4)激发能量检测模块检测获得激发光谱能量，所述激发光谱能量由模数转换器采集并传输至MCU；

(A5)MCU比较激发光谱能量和设定光谱能量，获得差值后传送至PID算法模块；所述设定光谱能量由电源电压幅值、相位和频率的初始值确定；

(A6)PID算法模块根据所述差值，计算获得电压幅值调节模块、相位调节模块和频率调节模块的调节量并传回MCU；

(A7)MCU根据所述调节量和初始值获得电压幅值、相位和频率的控制值并调节至所述控制值，使得激发光谱能量的变化值∈[0,5]mW/ m²。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法进一步包括：

(B1)霍尔电流检测模块检测激发电流，电压耦合传感模块检测激发电压；

(B2)模数转换器采集所述激发电流、激发电压，获得激发电流波形、激发电压波形并传送至MCU；

(B3)MCU通过傅立叶分析所述激发电流波形、激发电压波形的频谱进而获得电源输出有效功率和功率分布。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：电压幅值调节模块、相位调节模块和频率调节模块的调节量为电压幅值、相位和频率中的至少一个。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：激发光谱能量的变化值∈[0,3]mW/m²。