一種電學材料伏安特性的測量方法技術

本發明專利技術屬于電學材料伏安特性測量技術領域，涉及一種電學材料伏安特性的測量方法，先輸入待測電學材料所需測量的電壓范圍及間隔，再根據輸入的信息進行自動化控制，輸入適當的間隔，做出電學材料的伏安特性曲線；利用皮安表測量出通過材料的電流后輸出傳遞給測量設備系統，皮安表測量電流的數量級別以達到pA，測量出高阻值電學材料的伏安特性；電壓輸入及判斷，測量設備系統對給定的電壓范圍，輸入電壓并將電壓加在電學材料上，逐漸增加電壓，測量設備系統判斷是否在范圍內，在范圍內則繼續測量，超出則停止測量；其原理可靠，測量精確，數據分析直觀，操作簡單，節省時間，結果顯示直觀，成本低，適于對多種電學材料的伏安特性測量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電學材料伏安特性測量
，涉及一種利用恒壓源、皮安表、計算機和LabVIEW軟件測量電學材料伏安特性的方法，該方法能表示出伏安特性變化的曲線并自動保存測量數據，而且顯示出電壓一電流的二維圖，尤其是可以測量電阻材料或三極管材料的伏安特性變化，屬于一種基于LabVIEW的電學材料伏安特性測量技術方案。
技術介紹
隨著材料科學的迅速發展和廣泛應用，新型材料不斷出現，其相關的應用研究也吸引了眾多研究者的興趣。一種新型材料的性能測試以及使用時大多要知道它的伏安特性變化。一些特殊材料的伏安特性(如三極管)會隨著電壓的變化而變化，當材料運用在電壓不斷變化的環境下時，材料的伏安特性測量就尤為重要。要確保這些環境下的儀器能夠精確安全使用，通常需要知道其中一些材料伏安特性的變化趨勢和材料伏安特性的大致變化·范圍，以便對儀器進行校準使產品提高性能，所以，測量材料的伏安特性變化趨勢就顯得尤為重要。傳統的的伏安特性測量器一次只能測一組電壓、電流值，需要給材料一個電壓值，然后待電流表讀數穩定后，一邊記下電壓值一邊讀電流值，即費力又費時，還不太精確并且數據不能進行自動保存，并且測量結束后還要進行數據處理將電阻值換算為電阻率，而現有的一些比較先進的測量儀器，如PPMS雖然能自動測量，而且其誤差很小，但這些設備儀器投資較大，一般單位及科研機構在經濟上難以承受，不易普遍推廣使用，并且使用操作步驟復雜；所以歸結起來，現有的伏安特性測量技術方案普遍存在著所用設備復雜，測量步驟繁瑣，測量投入成本高，測量結果和數據準確性差等突出缺點。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在的不足，尋求設計一種基于LabVIEW語言，利用恒壓源、皮安表、GPIB線、RS232線和待測材料，搭建一套操作簡單，能夠準確測量電學材料的伏安特性的測量方法，用于直接測出電學材料所處的具體恒定電壓及該恒定電壓條件下的伏安特性，并將測量結果儲存在指定文件中，在顯示設備上及時顯示出電壓和電流二維圖，使數據變化趨勢更為直觀；利用將電學材料制成三極管的測量法，在電學材料上施加恒壓和等間隔變化的電壓，根據所設的變壓間隔在變化電壓時采集當前電流值而求出材料在此恒定電壓下的伏安特性。為了實現上述目的，本專利技術方法的主體步驟包括在選用的基于LabVIEW的測量設備系統中一次性進行輸入待測材料所需測量的電壓范圍及間隔、電流變化及輸出、電壓輸入及判斷和電壓電流數據儲存；先輸入待測電學材料所需測量的電壓范圍及間隔，再根據輸入的信息進行自動化控制，輸入適當的間隔，做出電學材料的伏安特性曲線；電流變化及輸出是由于施加在電學材料上的變化電壓，通過電學材料的電流將隨著電壓不斷變化，利用皮安表測量出通過材料的電流，再利用GPIB線輸出傳遞給測量設備系統，皮安表測量電流的數量級別以達到PA，測量出高阻值電學材料的伏安特性；電壓輸入及判斷，測量設備系統對給定的電壓范圍，輸入電壓，通過RS232線控制愛德克斯恒壓源兩個通道輸出電壓，并將電壓加在電學材料上，逐漸增加電壓，測量設備系統判斷是否在范圍內，在范圍內則繼續測量，超出則停止測量；電壓和電流數據的儲存是利用測量設備系統對測量的信息和數據自動進行處理和儲存；其具體測量步驟是(I)、在待測電學材料樣品上選擇節點焊接出三個接線端，把待測電學材料樣品放置在一個穩定環境中，按照電學原理圖把待測電學材料樣品三個接線端分別接在恒壓源的兩個通道上，再把皮安表接在線路中；(2)、在測量設備系統的測量界面上輸入待測電學材料樣品的名稱、加在待測電學材料樣品上的恒定電壓范圍與變化間隔、變化電壓范圍及間隔(間隔的大小決定測量的伏安特性曲線數據密集程度)和采集電流等待的時間間隔(間隔相對大些，電壓源輸出電壓比較穩定，采集的電流精確)，點擊按鍵啟動開始后根據測量設備系統的電子計算機提示輸入一個測量數據的存儲路徑(默認為桌面); (3)、測量設備系統將變化電壓的當前值(第一次是變化電壓范圍的初始值)通過RS232線傳遞給愛德克斯恒壓源，控制一個通道輸出一個穩定電壓加在待測電學材料樣品上；(4)、經過輸入的時間間隔后，皮安表對通過待測電學材料樣品的電流進行采樣，并經過GPIB線把電流值傳遞給測量設備系統的電子計算機；(5)、測量設備系統把變化電壓當前值和輸入的電壓變化范圍進行比較，若在變化電壓范圍內，則變化電壓值增加變壓間隔后執行(3)步驟；若超出變壓范圍，則執行(6)的步驟；(6)、測量設備系統把恒定電壓當前值和輸入的恒壓范圍進行比較，若在恒壓范圍內，則恒定電壓值增加恒壓間隔，變壓范圍初始值賦給變化電壓，然后執行(3)的步驟；若超出恒壓范圍，則結束運行；(7)、將采集的變化電壓與當前電壓下的電流值組成一維數組儲存到(2)的步驟指定的文件中，然后換行記錄下一次所測試的數據在這一個的正下方，最后形成一個η行2列的數組，其中η為測量次數；(8 )、重復執行(3 )、( 4)、( 5 )、( 6 )和(7 )步驟直到測量運行程序停止，完成測量和輸出。本專利技術實現伏安特性測量的測量設備系統包括恒壓源、皮安表、數據采集板、GPIB線、RS232線和電子計算機，按照電信息測量原理連通構成電學材料伏安特性測量設備系統；恒壓源按照測量設備系統指定的值輸出電壓，電壓范圍為O — 30V，輸入通道為三個，分別加在待測電學材料樣品的三端，使用一個通道提供恒定電壓，在其恒壓下，使用另一個通道提供逐漸變化的電壓來測量通過待測電學材料的電流；使用LabVIEW編寫的程序，通過RS232線控制加在恒壓源兩個通道的電壓值；皮安表在測量設備系統給于信號時即采集通過待測材料樣品的電流，最小電流采集值為PA級，并且以數字的形式輸送給測量設備系統的電子計算機以便進行后期的數據處理，皮安表能夠進行程控，并且精度利于待測電學材料的伏安特性的準確；通過GPIB線將測得的電流值傳遞給測量設備系統的電子計算機進行處理。本專利技術方法采用LabVIEW虛擬儀器作為平臺，由恒壓源、皮安表、計算機、GPIB線和RS232線連接成高效的待測電學材料伏安特性的測量設備系統，輸入恒壓范圍及間隔和變壓范圍及間隔，就能夠自動測量電流隨著電壓的變化曲線，測量電壓在O — 30V的區間內進行自動測量；測量數據直接以txt文本形式存儲在測量設備系統的電子計算機中，并且做出電壓 和電流的二維圖表，節省后期處理數據的時間和復雜性，測量時根據圖表看出電流隨電壓變化的趨勢，簡單直觀；其總體測量方法原理可靠，測量精確，數據分析直觀，操作簡單，節省時間，結果顯示直觀，成本低，適于對多種電學材料的伏安特性測量。附圖說明圖I為本專利技術的工作流程結構原理示意框圖。具體實施例方式下面通過實施例并結合附圖作進一步說明。實施例本實施例的具體測量待測電阻材料樣品的步驟如下(I)、將待測材料樣品焊接出三個接線端，把樣品放置在一個穩定環境中，按照電路圖把樣品三個接線端分別接在愛德克斯恒壓源的兩個通道上，并把吉時利6485皮安表接在線路中；(2)、在測量界面上輸入待測材料樣品的名稱，需要加在樣品上的恒定電壓范圍及變化間隔，變化電壓范圍及間隔，采集電流等待的時間間隔，點擊開始后根據電子計算機的提示輸入一個測量數據的存儲路徑(默認為桌面);(3)、程序將變化電壓的當前值(第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電學材料伏安特性的測量方法，其特征在于具體測量步驟是：（1）、在待測電學材料樣品上選擇節點焊接出三個接線端，把待測電學材料樣品放置在一個穩定環境中，按照電學原理圖把待測電學材料樣品三個接線端分別接在恒壓源的兩個通道上，再把皮安表接在線路中；（2）、在測量設備系統的測量界面上輸入待測電學材料樣品的名稱、加在待測電學材料樣品上的恒定電壓范圍與變化間隔、變化電壓范圍及間隔（間隔的大小決定測量的伏安特性曲線數據密集程度）和采集電流等待的時間間隔，點擊按鍵啟動開始后根據測量設備系統的電子計算機提示輸入一個測量數據的存儲路徑，默認為桌面；（3）、測量設備系統將變化電壓的當前值或第一次是變化電壓范圍的初始值通過RS232線傳遞給愛德克斯恒壓源，控制一個通道輸出一個穩定電壓加在待測電學材料樣品上；（4）、經過輸入的時間間隔后，皮安表對通過待測電學材料樣品的電流進行采樣，并經過GPIB線把電流值傳遞給測量設備系統的電子計算機；（5）、測量設備系統把變化電壓當前值和輸入的電壓變化范圍進行比較，若在變化電壓范圍內，則變化電壓值增加變壓間隔后執行（3）步驟；若超出變壓范圍，則執行（6）的步驟；（6）、測量設備系統把恒定電壓當前值和輸入的恒壓范圍進行比較，若在恒壓范圍內，則恒定電壓值增加恒壓間隔，變壓范圍初始值賦給變化電壓，然后執行（3）的步驟；若超出恒壓范圍，則結束運行；（7）、將采集的變化電壓與當前電壓下的電流值組成一維數組儲存到（2）的步驟指定的文件中，然后換行記錄下一次所測試的數據在這一個的正下方，最后形成一個n行2列的數組，其中n為測量次 數；（8）、重復執行（3）、（4）、（5）、（6）和（7）步驟直到測量運行程序停止，完成測量和輸出。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐盛，常清，張常帥，王玥皓，袁峰，徐現剛，徐旦，晉亞犁，
申請(專利權)人：青島大學，
類型：發明
國別省市：