[发明专利]一种微柱形电阻率聚焦系统及其控制方法

权利要求书

1.一种微柱形电阻率聚焦系统，其特征在于：包括DSP微处理器、两路DA转换器、两路功率放大器、微柱形聚焦极板、聚焦控制器、多路复用器和AD转换器，其中微柱形聚焦极板包括A0电极、两个A1电极、VV电极、B0电极、B1电极、B2电极和两个M电极，DSP微处理器分别依次通过一路DA转换器和一路功率放大器与A0电极、A1电极电连接，B0电极、B1电极和B2电极均与聚焦控制器电连接，两路功率放大器、A0电极、VV电极、聚焦控制器和M电极均与多路复用器电连接，多路复用器通过AD转换器与DSP微处理器电连接。

2.根据权利要求1所述微柱形电阻率聚焦系统，其特征在于：A0电极为“工字型”，是主发射电极，A1电极是纵向屏蔽电极，两个A1电极对称的设置在A0电极的上下两侧，M电极为监督电极，两个M电极分别设置在A0电极与两个A1电极之间，B0电极、B1电极和B2电极为发射纽扣电极，3个发射纽扣电极横向对齐设置在A0电极中间，VV电极为参考电极，设置在A0电极外侧。

3.一种控制方法，适用于权利要求2所述的微柱形电阻率聚焦系统，其特征在于，包括如下步骤：

纵向垂直聚焦驱动：由DSP微处理器计算特定频率且振幅正确的数字正弦波，通过两路DA转换器将其转换为模拟信号，再经过与之对应的两路功率放大器，分别产生1A的电流输送到A0电极和A1电极，将监督电极M与A0电极之间的电位差V_M–V_A0，A0电极输出电流I_A0和A1电极输出电流I_A1送到多路复用器；

横向水平聚焦驱动：由3个聚焦控制器完成，聚焦控制器保持发射钮扣电极B0、B1、B2与A0电极相同电位，达到横向电流聚焦，同时，聚焦控制器将发射钮扣电极中的电压转换为电流I_b0、I_b1、I_b2，并送到多路复用器；

多路复用器将A0电极的电压V_A0、VV电极的电压V_A0-V_vv及上述送来的其它信号一起送往AD转换器转为数字信号后送入DSP微处理器处理；

DSP微处理器通过将I_A0和I_A1分别乘以参考余弦和正弦表并取平均值来计算该波形的同相和正交部分的振幅，对所有信号施加相移，确定信号幅度并调整A0电极和A1电极电压的输出幅度，使监督电极M与A0电极之间的电位差|V_M–V_A0|＝0，并保持将发射钮扣电极中的电流I_b0、I_b1和I_b2限制在最小或最大范围内。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：整个调节过程以120Hz为速率，如果I_b0低于预定义下限，则将V_A0增加5％，如果I_b0、I_b1或I_b2中的任何一个高于预定义上限，则将其减少50％，如果这两个条件都不满足，则V_A0不变，通过控制V_A1的同相和正交部分的幅度，将监督电极M与A0电极之间的电位差驱动为零，|V_M–V_A0|＝0，使用两个系数alpha_P和alpha_Q：

V_A1P＝alpha_P×V_A0

V_A1Q＝alpha_Q×V_A0

监控环路算法通过比例反馈调整alpha_P和alpha_Q：如果V_M–V_A0的同相部分为正，则减小alpha_P，如果为负，则增大alpha_P，对于V_M–V_A0的正交部分，采用同样的调整方法调整alpha_Q。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：通过下式得到不同入射深度的电阻率值：

上式中，k0、k1、k2代表不同侵入深度几何因子。