[发明专利]一种压电力显微镜数据读取和测量系统、装置及方法

权利要求书

1.一种压电力显微镜数据读取和测量系统，其特征在于：包括：

控制单元，控制锁相放大器与带MATLAB的PC进行通信；

参数设置单元，用于设置锁相放大器的参数；

数据读取单元，用于读取锁相放大器记录的实验数据；

数据处理单元，用于对实验数据进行处理获得第一数字图像；

数据分析单元，用于采用优化算法对第一数字图像进行处理分析，得到优化后的第二数字图像。

2.根据权利要求1所述的压电力显微镜数据读取和测量系统，其特征在于：所述的参数设置单元包括数据采集参数设置模块和多频信号参数设置模块，所述的数据采集参数设置模块用于设置采样参数，所述的多频信号参数设置模块用于设置多频信号参数。

3.根据权利要求2所述的压电力显微镜数据读取和测量系统，其特征在于：所述的采样参数包括采样频率，所述的多频信号参数包括时间常数、多频振幅、中心频率和带宽。

4.根据权利要求1所述的压电力显微镜数据读取和测量系统，其特征在于：所述的数据处理单元包括采样个数计算模块、第一数组切割模块和第一图像生成模块，所述的采样个数计算模块根据采样频率计算每个元素在单个触发信号下的采样个数，提取出需要元素的所在行与列，并生成一个二维数组；所述的第一数组切割模块将二维数组切割为三维数组；所述的第一图像生成模块根据三维数组中每个元素的数值大小映射为第一数字图像。

5.根据权利要求1所述的压电力显微镜数据读取和测量系统，其特征在于：所述的数据分析单元包括优化处理模块、第二数组切割模块和第二图像生成模块，所述的优化处理模块采用优化算法对二维数组进行数据处理，得到优化后的二维数组；所述的第二数组切割模块将优化后的二维数组切割得到优化后的三维数组；所述的第二图像生成模块根据优化后的三位数组中每个元素的数值大小映射为第二数字图像。

6.根据权利要求5所述的压电力显微镜数据读取和测量系统，其特征在于：所述的优化算法为主成分分析算法或聚类分析算法。

7.根据权利要求1所述的压电力显微镜数据读取和测量系统，其特征在于：所述的数据读取单元包括数据合并模块和矩阵生成模块，所述的数据合并模块将采集数据后生成的两个.csv文件进行合并；所述的矩阵生成模块根据合并后的文件生成一个行表示不同元素，列表示相应元素的测试数据的二维矩阵。

8.应用权利要求1-7中任意一项所述的压电力显微镜数据读取和测量系统的装置，其特征在于：包括安装所述测量系统的PC机、锁相放大器、原子力显微镜和AFM数字接入模块，所述的原子力显微镜的一个数据输出端与锁相放大器的第一输入端连接，原子力显微镜的数字线端口与AFM数字接入模块连接，AF数字接入模块的数字接入端口与锁相放大器的第二输入端连接，锁相放大器的USB串口与PC机连接，接收测量系统传输的参数设置信号，并将采集到的数据传输到测量系统。

9.基于权利要求8所述的压电力显微镜数据读取和测量装置的测量方法，其特征在于：包括：

S1：建立连接，测量系统向锁相放大器发送建立连接指令，实现测量系统与锁相放大器通信连接；

S2：参数设置，设置锁相放大器的参数；

S3：样品测试，AFM进行测试并将测试结果传输到锁相放大器；

S4：数据采集，锁相放大器根据参数对数据进行采集并存储；

S5：数据读取，读取锁相放大器记录的实验数据；

S6：数据处理，对实验数据进行处理获得第一数字图像；

S7：数据分析，采用优化算法对第一数字图像进行处理分析，得到优化后的第二数字图像。

10.根据权利要求9所述的压电力显微镜数据读取和测量方法，其特征在于：所述的数据读取具体包括：

S501：将采集数据后生成的两个.csv文件进行合并；

S502：根据合并后的文件生成一个行表示不同元素，列表示相应元素的测试数据的二维矩阵；

所述的数据处理包括：

S601：根据采样频率计算每个元素在单个触发信号下的采样个数，提取出需要元素的所在行与列，并生成一个二维数组；

S602：将二维数组切割为三维数组；

S603：根据三维数组中每个元素的数值大小映射为第一数字图像；

所述的数据分析包括：

S701：采用优化算法对二维数组进行数据处理，得到优化后的二维数组；

S702：将优化后的二维数组切割得到优化后的三维数组；

S703：根据优化后的三位数组中每个元素的数值大小映射为第二数字图像。