[发明专利]基于LabVIEW的I-V自适应测量装置及测试方法

说明书

本发明涉及一种基于LabVIEW的I‑V自适应测量装置及测试方法，其属于元器件I‑V曲线检测技术领域。包括待测组件、激励模块、I‑V测试模块和上位机，I‑V测试模块通过GPIB、RS232、RS485、USB等接口连接上位机内的数据处理单元，所述激励模块连接待测组件，待测组件通过总开关S连接I‑V测试模块，所述激励模块还连接上位机内可调节激励信号大小和步长的激励控制单元。本发明的有益效果是：采用计算机与LabVIEW软件相结合，硬件局限性较小，内存资源、运算速度提高。根据待测组件电流大小确定激励信号大小，有利于保护待测组件。采用高精度数字源表以及多种方法进行降噪去干扰处理，使测试结果更加准确。

技术领域

本发明涉及一种基于LabVIEW的I-V自适应测量装置及测试方法，其属于元器件I-V曲线检测技术领域。

背景技术

电流-电压(I-V)特性参数是用一组I-V测试数据表示的伏安特性曲线，它对表征器件材料的电阻值(绝缘电阻，导通电阻)、表面/体电阻率、开启电压和负载电流等具有重要作用，在太阳能电池等光电器件中，通过伏安特性曲线的分析，可以得到开路电压、短路电流等参数，从而判断其性能的优劣；在对如石墨烯、钙钛矿薄膜之类的新型材料和微纳器件进行I-V测试，大量的测试数据可以帮助我们完全掌握新材料的电气特性和新器件与元件的电气性能，对器件的设计制造以及后续系统的搭建都有着重要的意义。目前对于I-V测试分为两种情况：对于毫安毫伏等大电流的测试多是通过传感器法或采样电阻法来完成的，而针对更加微弱电流电压的测试则是将数字源表和待测组件相串联，通过直接操作数字源表进行测试，如图4和图5所示。

传感器法，是指采用传感器采集信号，经过放大器、整流器、滤波器等将信号处理后输出，从而获取电压电流情况。这种方法的不足之处在于信号调理电路复杂，而复杂的调理电路易受到干扰，造成检测的精度不高。

采样电阻法，是指把高精密的采样电阻串联在回路中，通过采集采样电阻两端电压的值来获取电压电流情况。这种方法的不足之处有两点，首先，当被测电流变化较大、采样电阻较大或较小时，会严重影响测量精度和准确度，有测量范围较小、测量误差较大等缺点；其次，将采样电阻串联在回路中，工作时采样电阻会有一定的压降和损耗，影响到测试的精度，而且采样电阻在大电流状态功耗会更大，其发热量也会增加。

传感器法和采样电阻法所能测试的范围被传感器、采样电阻的性能所限制，对于量程跨度比较大的情况无法用此方法，这也就限制了此种方法在实际测试中的运用。而直接操作数字源表进行测试的方法自动化程度低且数据处理麻烦。此外，传感器法和采样电阻法通常以单片机或者FPGA为核心，配置外围电路以实现检测目的。单片机有主频低、内存资源有限、很难通过较为复杂算法去除干扰的缺点；FPGA虽然主频较高，但是数据记录容量有限，实现较复杂的算法也很困难，且单片机和FPGA两者的通信接口较为繁琐，与其他仪器设备、网络、外设及其他应用的连接比较难以实现，不能较好满足人机信息交互的需求。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种基于LabVIEW的I-V自适应测量装置及测试方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于LabVIEW的动态量程自适应测量装置，包括待测组件、激励模块、 I-V测试模块和上位机，所述I-V测试模块通过GPIB、RS232、RS485、USB等接口连接上位机内的数据处理单元，所述激励模块连接待测组件，待测组件通过总开关S连接I-V测试模块，所述激励模块还连接上位机内可调节激励信号大小和步长的激励控制单元。

优选地，所述I-V测试模块为至少一个数字源表并联连接，每个数字源表都对应串联有开关Sn，每个数字源表都分别通过GPIB、RS232、RS485、USB等接口连接上位机内的数据处理单元。

优选地，开关Sn连接有继电器，所述继电器通过通用串行总线连接上位机内的继电器控制单元。