[发明专利]一种差分式阻抗谱检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻抗谱技术领域，特别是涉及一种差分式阻抗谱检测系统及方法。

背景技术

阻抗谱技术作为一种非入侵、快速的检测技术在电化学、生物阻抗、腐蚀监测、无损检测和材料分析等领域发挥重要作用。其检测的目的在于获取不同物质之间微弱的介电差异或同一物质的介电变化信息，并根据这些信息对检测对象的组成、结构及其变化特征进行分析探讨。常见的阻抗谱测量方法包括：电桥法、谐振法、电压电流法、射频电压电流法、自平衡电桥法和网络分析法等。

图1为现有技术的阻抗谱检测系统的结构图。该系统包括阻抗谱检测芯片10、激励信号调理模块11、传感器12、采集信号调理模块13。

但上述方法均是以单通道直接测量的形式实现，导致获取介电物质之间的介电差异或介电变化信息易受到传感器基底信号(如以聚四氟乙烯为基底的平面叉指电容传感器)等的影响。

因此，如何降低基底信号的影响，从而提高阻抗谱检测方法的检测灵敏度是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种差分式阻抗谱检测系统用于降低基底信号的影响，从而提高阻抗谱检测方法的检测灵敏度。此外，本发明的目的还提供一种差分式阻抗谱检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种差分式阻抗谱检测系统，包括阻抗谱检测芯片、激励信号放大调理模块、用于采集样品阻抗谱信息的第一传感器、采集信号放大调理模块，还包括：用于为所述第一传感器提供参考阻抗谱信息的第二传感器、第一缓冲芯片、第二缓冲芯片和信号差分模块；

其中，所述阻抗谱检测芯片与所述激励信号放大调理模块和所述采集信号放大调理模块连接，用于产生激励信号，并对所述采集信号放大调理模块获取的输出信号进行阻抗谱解析处理；

所述激励信号放大调理模块与所述第一传感器和所述第二传感器连接，用于将所述激励信号放大、调理并传输至所述第一传感器和所述第二传感器；

所述第一传感器与所述第一缓冲芯片连接，用于将所述第一传感器的信号进行缓冲，所述第二传感器与所述第二缓冲芯片连接，用于将所述第二传感器的信号进行缓冲；

所述信号差分模块与所述第一缓冲芯片和所述第二缓冲芯片连接，用于对响应信号差分处理，所述响应信号为所述第一传感器和所述第二传感器被激励后产生的信号；

所述采集信号放大调理模块与所述信号差分模块连接，用于对差分处理后的响应信号进行放大和调理以获取输出信号。

优选的，所述阻抗谱检测芯片具体为AD5933阻抗谱检测芯片。

优选的，所述信号差分模块具体为可变增益放大器LMH6503。

优选的，所述激励信号放大调理模块具体包括MAX532芯片，所述采集信号放大调理模块具体包括MAX532芯片和运算放大器OP37，所述第一缓冲芯片和所述第二缓冲芯片具体包括MAX4203缓冲芯片。

优选的，还包括：单片机和移动终端；

其中，所述单片机与所述阻抗谱检测芯片通信，用于获取所述阻抗谱检测芯片的阻抗谱解析处理结果，以及向所述阻抗谱检测芯片发送采集指令；

所述移动终端与所述单片机通信，用于显示所述阻抗谱检测芯片的阻抗谱解析处理结果。

一种差分式阻抗谱检测方法，包括产生激励信号，还包括：

将所述激励信号放大、调理并传输至第一传感器和第二传感器；

对所述第一传感器的采集信号和所述第二传感器的参考信号进行缓冲；

产生响应信号，所述响应信号为所述第一传感器和所述第二传感器被激励后产生的信号；

对所述响应信号差分处理；

对差分处理后的响应信号进行放大和调理以获取输出信号；

对所述输出信号进行阻抗谱解析处理。

优选的，所述产生激励信号具体为：

通过AD5933阻抗谱检测芯片产生激励信号。

优选的，所述对所述响应信号差分处理具体为：

通过可变增益放大器LMH6503对所述响应信号差分处理。

优选的，所述将所述激励信号放大、调理并传输至第一传感器和第二传感器具体为：

通过MAX532芯片将所述激励信号放大、调理并传输至第一传感器和第二传感器；

所述对所述第一传感器的采集信号和所述第二传感器的参考信号进行缓冲具体为：

通过第一缓冲芯片MAX4203对所述采集信号进行缓冲，通过第二缓冲芯片MAX4203对所述参考信号进行缓冲；