[发明专利]一种同心圆环电极标度的方法及装置

摘要

本发明公开了一种同心圆环电极标度的方法，包括：将若干块同心圆环电极电路板按照圆环直径标号；将第圆环电极电路板上的圆环电极与直流电压源连接；将静电容探头垂直放置在圆环中心；将静电容探头的输出接至电位计；使用电桥测量第i块圆环电极电路板上的圆环电极与距离d的探头末端之间的电容C_i；将电桥移除，打开直流电压源，对圆环电极R_i施加不同幅值的直流电压。本发明公开了一种同心圆环电极标度的装置。根据本发明所提供的对静电容探头进行标度的装置和方法，可以分别获得静电容探头在各个单环电极下的感应电压，得到探头在特定距离下的空间分辨率A_eqv，使静电容探头标度的准确性得到显著提升。

主权项

1.一种同心圆环电极标度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1.将若干块同心圆环电极电路板按照圆环直径标号，自内而外分别记为1，2，…，n，n为正整数，各圆环半径记为R1，R2，…，Rn，圆环宽度为Δr；S2.将第i块圆环电极电路板上的圆环电极与直流电压源连接，其中i∈{1，2，…，n}；将静电容探头垂直放置在圆环中心，距离为d；将静电容探头的输出接至电位计；S3.使用电桥测量第i块圆环电极电路板上的圆环电极与距离d的探头末端之间的电容Ci；S4.将电桥移除，打开直流电压源，对圆环电极Ri施加不同幅值的直流电压Uin(i，j)，其中j∈{1，2，…，m}，不同的直流电压幅值共m个，m为正整数；S5.当对第i块圆环电极电路板施加幅值为Uin(j)的直流电压时，在电位计上读取静电容探头在距离d处的感应电压值，记为Uout(i，j)；S6.切断直流电压源，将第i块圆环电极电路板更换为第i+1块圆环电极电路板，重复S2～S5；S7.将静电容探头在直流电压Uin(i，j)下对应的n组感应电压值叠加，得到与Uin(j)对应的Uout(j)；S8.对(Uin(j)、Uout(j))进行线性回归拟合，得到直线斜率k；S9.根据直线斜率k，得到电容探头在距离d处的标度系数M；S10.在距离探头d处的金属圆环电极上施加直流电压Uin(i，j0)时，得到金属圆环上自由电荷密度平均值σ(i)，其中j0为集合{1，2，…，m}中的任一元素；S11.将电荷密度σ(i)对应的响应Uout(i，j0)归一化，得到单位面电荷在距离d处的响应Snorm(i)；S12.绘制R_i‑S_norm(i)关系图，找出半峰值对应的金属圆环等效半径R_eqv，作为探头在距离d下的空间分辩率。