[发明专利]高场不对称电压发生器

说明书

本发明提供一种高场不对称电压发生器，包括：不对称电压调制电路，用于将输入电压V_C与采集自升压输出电路的反馈信号V_F进行比较输出不对称尖峰波形后进行整形滤波，获得不对称原始调制波形V_S；升压输出电路，用于将V_S进行升压放大，并将放大后得到的高场不对称电压信号V₀输出至高场非对称波形离子迁移谱技术FAIMS装置；波形锁相反馈电路，用于将波形因温度而造成的变压抖动调节回标准工作状态；工作状态指示电路，用于指示当前波形质量，当波形不对称度下降到一定程度时通知控制系统；升压输出电路与不对称电压调制电路、波形锁相反馈电路、工作状态指示电路分别连接。上述电压发生器能够减小体积，降低功耗和成本，且能够提高稳定性。

技术领域

本发明涉及安全检测技术领域，尤其涉及一种高场不对称电压发生器。

背景技术

随着社会的进步和科学技术的发展，民用生化技术的发展带来的潜在危险与国际生化恐怖威胁凸现。爆炸物的威胁不容忽视，每年有数以千计的平民受到恐怖分子的爆炸物伤害。对爆炸物、化学武器和各种危险品的检测技术也不断改进。这些仪器多为进口，并且操作复杂、体积庞大、体积庞大、价格昂贵、便携性差。

高场非对称波形离子迁移谱技术(High-filed Asymmetric Waveform IonMobility Apectrometry，简称FAIMS)这是一种区别于传统离子迁移谱技术(Ion MobilityApectrometry，简称IMS)的新型区分检测方法，爆炸物质探测器。它具有灵敏度高、检测时间短、便携和功耗低的特点，在安防领域有重要的意义。

高场非对称电压是形成FAIMS的主要原因。离子的迁移率系数K受所施加的电场强度影响，在低电场条件下，离子的迁移率系数与电场强度无关；当电场强度高到一定值(约11000V/cm)以后，离子的迁移率系数K就会以一种非线性的方式随电场强度而变化。高场不对称离子迁移谱技术利用离子在高电场中的离子迁移率系数的非线性变化实现离子的纵向分离，从而实现对物质的鉴别。这种变化对于每一离子种类是特定的。

高场不对称波形离子迁移管是FAIMS的核心部件，该迁移管的效果直接影响离子迁移谱仪的性能，为了能够保证高场不对称波形离子迁移管的效果稳定，高场非对称波形电源是非常重要的，是保证离子在迁移区内按要求运动的必要条件。

传统方法是先产生直流高压，而后通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)产生不对称波形，但是此种方法需要更大的功耗维持高压，需要高压大功率的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)来产生PWM波。

鉴于此，如何提供一种体积小，功耗低、成本低且稳定性高的高场不对称电压发生器成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种高场不对称电压发生器，其具备反馈调节功能，能够减小体积，降低功耗和成本，且能够提高稳定性。

第一方面，本发明提供一种高场不对称电压发生器，包括：

不对称电压调制电路，用于将输入电压V_C与采集自升压输出电路的反馈信号V_F进行比较，输出不对称尖峰波形，将所述不对称尖峰波形进行整形滤波，获得不对称原始调制波形V_S；

升压输出电路，用于将所述原始波形V_S进行升压放大，并将放大后得到的高场不对称电压信号V₀输出至高场非对称波形离子迁移谱技术FAIMS装置；

波形锁相反馈电路，用于将波形因温度而造成的变压抖动调节回标准工作状态；

工作状态指示电路，用于指示当前波形质量，当波形不对称度下降到一定程度时通知控制系统；