一种差分式阻抗谱检测系统及方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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】
[0006]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。
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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。
[0013]优选的，所述阻抗谱检测芯片具体为AD5933阻抗谱检测芯片。
[0014]优选的，所述信号差分模块具体为可变增益放大器LMH6503。
[0015]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。
[0016]优选的，还包括:单片机和移动终端；
[0017]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；
[0018]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。
[0019]一种差分式阻抗谱检测方法，包括产生激励信号，还包括:
[0020]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；
[0021]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；
[0022]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；
[0023]对所述响应信号差分处理；
[0024]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；
[0025]对所述输出信号进行阻抗谱解析处理。
[0026]优选的，所述产生激励信号具体为:
[0027]通过AD5933阻抗谱检测芯片产生激励信号。
[0028]优选的，所述对所述响应信号差分处理具体为:
[0029]通过可变增益放大器LMH6503对所述响应信号差分处理。
[0030]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:
[0031]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；
[0032]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:
[0033]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；
[0034]所述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具体为:
[0035]通过MAX532芯片和运算放大器OP37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。
[0036]优选的，还包括:
[0037]获取所述阻抗谱解析处理的结果，以及发送采集指令；
[0038]显示所述阻抗谱解析处理的结果。
[0039]本发明所提供的差分式阻抗谱检测系统，通过采用双通道，即采用用于采集样品阻抗谱信息的第一传感器和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，以及信号差分模块，因此在检测过程中，仅提取第一传感器和第二传感器的差异信息进行放大和调理，降低了由于传感器的基底信号带来的影响，从而提高了检测的灵敏度。
【附图说明】
[0040]为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1为现有技术的阻抗谱检测系统的结构图；
[0042]图2为本发明提供的一种差分式阻抗谱检测系统的结构图；
[0043]图3为本发明提供的另一种差分式阻抗谱检测系统的结构图；
[0044]图4为本发明提供的一种差分式阻抗谱检测方法的流程图；
[0045]图5为本发明提供的另一种差分式阻抗谱检测方法的流程图；
[0046]图6为本发明提供的一种现有技术的阻抗谱检测结果和差分式阻抗谱检测结果的对比图；
[0047]图7为本发明提供的另一种现有技术的阻抗谱检测结果和差分式阻抗谱检测结果的对比图；
[0048]图8为本发明提供的另一种现有技术的阻抗谱检测结果和差分式阻抗谱检测结果的对比图。
【具体实施方式】
[0049]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
[0050]本发明的核心是提供一种差分式阻抗谱检测系统及方法。
[0051]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0052]实施例一
[0053]图2为本发明提供的一种差分式阻抗谱检测系统的结构图。差分式阻抗谱检测系统，包括阻抗谱检测芯片20、激励信号放大调理模块21、用于采集样品阻抗谱信息的第一传感器22、采集信号放大调理模块23、用于为第一传感器提供参考阻抗谱信息的第二传感器24、第一缓冲芯片25、第二缓冲芯片26和信号差分模块27。
[0054]在具体实施中，当需要检测时，阻抗谱检测芯片20产生激励信号，并将激励信号传输至与其连接的激励信号放大调理模块21，激励信号放大调理模块21对该激励信号放大和调理，从而达到数字动态调节激励信号幅值、扩大检测量程的目的，并将放大和调理后的激励信号传输至第一传感器22和第二传感器24。第一传感器22用于采集样品的阻抗谱信息，第二传感器24用于为所述第一传感器提供参考阻抗谱信息。第一缓冲芯片25与第一传感器22连接，将第一传感器22的采集信号进行缓冲，第二缓冲芯片26与第二传感器24连接，将第二传感器24的参考信号进行缓冲。信号差分模块27与第一缓冲芯片25和第二缓冲芯片26连接，将第一传感器22和第二传感器24被激励后产生的响应信号进行差分处理。采集信号放大调理模块23与信号差分模块27连接，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，从而满足阻抗谱检测芯片20的要求。阻抗谱检测芯片20还与采集信号放大调理模块23连接，对采集信号放大调理模块23的输出信号进行阻抗谱解析处理，得到样品的阻抗谱信息。
[0055]本实施例提供的差分式阻抗谱检测系统，通过采用双通道，即采用用于采集样品阻抗谱信息的第一传感器和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，以及信号差分模块，因此在检测过程中，仅提取第一传感器和第二传感器的差异信息进行放大和调理，降低了由于传感器的基底带来的影响，从而提高了检测的灵敏度。
[0056]需要说明的是，本实施例中没有具体限定第一传感器和第二传感器的具体类型，可以是电容传感器。
[0057]作为一种优选的实施方式，所述阻抗谱检测芯片具体为AD5933阻抗谱检测芯片。
[0058]图3为本发明提供的另一种差分式阻抗谱检测系统的结构图。阻抗谱检测芯片20具体为AD5933阻抗谱检测芯片。
[0059]作为一种优选的实施方式，所述信号差分模块具体为可变增益放大器LMH6503。
[0060]如图3所示，信号差分模块27为可变增益放大器LMH6503。
[0061]作为一种优选的实施方式，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。
[0062]如图3所示，激励信号放大调理模块21具体包括MAX532芯片，用于将激励信号放大、调理并传输至第一传感器22和第二传感器24。采集信号放大调理模块23具体包括MAX532芯片和运算放大器OP37，其中，运算放大器OP37主要对信号进行直流偏置，以满足AD5933阻抗谱检测芯片的输入要求。第一缓冲芯片25和第二缓冲芯片26具体