[发明专利]一种氧化钒热敏薄膜噪声测试方法

摘要

本发明公开了一种氧化钒薄膜低频微弱噪声测试方法，该方法包括电源电路适配设计；在测试电路中采用可选择的电流或电压放大电路设计，这个设计区别于的单一的进行电流或者单一的电压放大，本设计可以对两种放大方式进行选择以及彼此之间的对比；测试时高速采集并对噪声进行时域和频域、功率密度谱、氧化钒噪声曲线拟合以及曲线参数提取、样品优劣判断等分析；在测试环境中针对电磁和气流扰动进行了氧化钒样品的屏蔽、测试电路的屏蔽和包括采集卡以及工控机在内的屏蔽的三层屏蔽室的设计，三层屏蔽均是使用金属结构屏蔽，可以屏蔽电磁和气流的扰动。该发明的方法可实现氧化钒热敏薄膜低频噪声的可重复精确测试。

主权项

一种氧化钒热敏薄膜噪声测试方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，选择电流源或电压源适配以及对应的电流放大模块，测试低噪声电流或电压放大系统背景噪声；1.1）选择电流源适配以及对应的电流放大模块，测试低噪声电流放大系统背景噪声；1.2）将低噪声电流放大系统输入短接，对采集卡选择对应端口进行采集，观察时域波形，逐步增大低噪声放大系统增益GI，观察到明显的噪声信号后暂停；1.3）设置采样率、采样数，此时采样率设置成采集卡最大采样率fM，采样数至少是采样率的20倍以上；1.4）按照步骤1.3）设置的参数进行采样，按照步骤1.2）中低噪声电流放大系统的增益GI使后续数据对增益进行对应处理并得到功率谱密度，并且进行多次平均得到系统背景噪声SCi，平均次数最大值是步骤1.3）中采样数与采样率的倍数；1.5）选择电压源适配以及对应的电压放大模块，对于电压放大模块的系统背景噪声SCv的测试参考1.2）~1.4）步骤；步骤2，测试样品的阻值R样:2.1）将样品接入到电路适配模块中，加以直流电压V样；2.2）选择电流放大，调节电流放大器的放大倍数GI，通过采集后得到放大后的电压平均值VI，通过公式I样=VI×GI得到通过样品的电流I样；2.3）根据R=V样/I样得到样品阻值R；2.4）调节直流电压V样，重复2.1）~2.3）进行多次的测试并对测试结果R取平均得R样；步骤3，获取样品所通电流和对应的所加电压的值:3.1）根据步骤2中测试样品的阻值R样，样品测试时，样品电流控制在µA量级，通过V样=I样×R样计算得到样品的电压；3.2）使I样在1µA~15µA范围内变化，计算对应的样品电压范围值；步骤4，按照步骤3中得到的样品应该所加电压值进行对直流电压源的调整，使得电压值是所需的样品电压值，或者使用直流电流源直接调节；步骤5，对于步骤4中的电压方式或电流方式，进行电流放大器或电压放大器的增益的调整，使放大后得到的电压满足采集卡的采集要求；步骤6，对噪声进行采集和处理：6.1）对采集卡选择对应端口进行采集，观察到明显的噪声信号后暂停；6.2）将后续数据处理时所用的增益值设置为步骤5中调整后的电流放大器或电压放大器的增益G，设置采样率、采样数，此时采用一路采集，即电压放大或者电流放大，则采样率设置成采集卡最大采样率fM；6.3）按照步骤6.2）设置的参数进行采样得到电压放大器放大后电压信号V，并对电压信号进行一个求平均值V均；6.4）通过公式Vn+=V‑V均得到放大后的样品噪声电压Vn+；6.5）通过公式I=Vn+*G得到样品通过的实际样品噪声电流，G为步骤6.2中设置的电流放大器或电压放大器的增益；6.6）通过公式Vn=I样*R样得到实际样品产生的噪声Vn；6.7）对Vn进行功率谱密度变化并且50次平均得到噪声功率谱密度Sn（f）；步骤7，对得到的噪声功率谱密度数据处理和分析；7.1）根据样品噪声的功率谱密度公式或者进行曲线拟合，获取下列参数的值：A,H,β,γ或者B,H,β,γ，A为与材料有关的常数，β为指数因子，γ为频率指数；7.2）对步骤7.1）中所得的参数A,H,β,γ或者B,H,β,γ分析筛选样品。