一种便携式半导体非接触电阻率测试仪探头及使用方法与流程

本发明涉及测量硅材料电阻率的技术领域，特别是涉及一种便携式半导体非接触电阻率测试仪探头。

背景技术：

在光伏行业内多晶硅铸锭或是单晶拉制需要将一些细碎硅料作为原料，在使用之前，必须严格控制这些细碎硅料的电阻率，硅材料的电阻率是一项重要技术指标。通过检测导电材料的电阻率分布可以对材料的加工过程进行控制或者区分成品材料的应用范围。市场上常用的测量硅材料电阻率的技术设备属于台式设备，需要上位PC机，存在设备体积大、不方便、效率低等问题。

目前，测量硅料电阻率的改进方法多用接触式如四探针法，如公开号为 CN101852827A的中国专利公开了一种硅材料电阻率语音测试笔，该发明是由1342针四探针、电子电路部份及语音发声播放部分组成；电子电路部分由电源及升压电路部分、恒流源及探头电路部分、运算放大电路及语音发声播放部分所构成；本测试笔由于采用测量/校厚(转换开关)，所以测试时能根据硅材料的具体厚薄大小情况进行调试设定，采用集成运算放大电路芯片MAX4166具有低电压关闭模式，干电池供电，安全系数高，测得电阻率值可实时语音播报，且具制造简单，造价低廉等优点。传统的电阻率检测方法很难应用于各种高温高压的环境，也不能满足无接触检测的需求。所以迫切发展一种能够在恶劣环境下或者测量薄片的情况下无接触检测材料电阻率的检测方法。

倘若不考虑被测硅料不受大小、形状，表面平整度，表面粗糙度等因素的影响，需要采用非接触测量方法和设备或仪器，即只需将探头接近硅材料，就可得到被测硅材料的电阻率。涡流检测是建立在电磁感应基础上的一种无损检测方法，通常由３部分组成，即有交变电流通过的检测线圈、检测电流仪器和被检测的导电体。涡流检测的实质是检测线圈阻抗的变化。涡流法电阻率检测是一种通过计算涡流感应的反馈量对被检测物进行无接触检测的方法。此方法广泛用于非接触条件下的电阻率测量，其原理是：当载有交变电流的检测线圈靠近被测导体，由于线圈上交变磁场的作用，被测导体感应出涡流并产生与原磁场方向相反的磁场，部分抵消原磁场，导致检测线圈电阻和电感变化。线圈阻抗的变化包含了丰富的信息，所以如何从阻抗信号中提取出有用信息以推算被测半导体的电阻率是检测中的一个关键问题。根据涡流法电阻率检测具有无接触、精度高、成本低、检测速度快、能够在恶劣环境下工作等特点。关于非接触式检测半导体硅材料电阻率的测试设备及其仪器，目前也有文献报道，公开号为CN202052624U的中国专利一种硅料分选装置，该发明涉及光伏或半导体领域的一种硅料分选装置，尤其是一种将正常硅料与金属或重掺硅料分离的涡流装置；该装置设有涡流探测器和分离机构，当硅料中混有金属或重掺硅料时，会在其内部产生涡流，引发涡流探测器发出报警声，再通过分离机构将金属或重掺硅料与正常硅料分离；通过本发明提供的硅料分选装置，能够将硅料中混有的金属或重掺硅料彻底除去，分选得到的硅料可再次用作多晶硅铸锭的原料；又如公开号为CN203941234U的中国专利一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置，本发明涉及一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置，包括电涡流激励器f1，激励太阳能硅片并在太阳能硅片表面形成涡流；电涡流传感器，感应涡流生成电流信号和电压信号；电流信号和电压信号依次经过信号采集器、差频器、中频放大器、检波及低通电路、直流放大器处理，最后得到电流和电压的模拟量。本发明电涡流传感器感应硅片上形成的涡流生成电流信号和电压信号，然后依次经过传输、差频、中频放大、检波及低通、直流放大，最后得到电压和电流的模拟量计算出太阳能硅片的电阻率；本发明相较于现有技术，架构清晰、电路结构简单、系统调整、涉用仪器、仪表少、方便快捷，具有工作稳定、重复性好、使用寿命长和成本低的优点。

目前测量硅材料电阻率的技术设备存在的不足之处在于：

（1）市场上普遍采用的测量硅材料电阻率探头多用接触式三探针或四探针，配合使用的设备属于台式设备，采用220V交流供电，电路板不够集成化，体积过大，不易携带，使用不便，功耗较大，并且存在安全问题；另外，对于一些单晶、多晶薄片采用接触式四探针法也无法进行测量，很容易损坏薄片；（2）公开号为 CN101852827A的硅材料电阻率语音测试笔虽然具备测试电阻率功能，必须接触硅材料，并施加一定力度，存在测量薄硅片时易造成硅片断裂现象，同时需要定期更换4根磨损的探针，造成成本增加；(3)公开号为CN202052624U的中国专利一种硅料分选装置采用了非接触测量技术，只是用来实现硅料与金属或重掺硅料分离的涡流装置，体积过大，不易携带，使用不便，功耗较大；(4)公开号为CN203941234U的中国专利一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置采用了非接触测量技术，但没有采用集成电路技术，电路设计比较复杂，不易携带，使用不便。因此有必要提出一种便携式半导体非接触电阻率测试仪探头解决上述问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为克服上述现有技术及设备的不足，对硅材料进行非接触电阻率测试，满足便携式半导体非接触电阻率测试仪的测量要求，本发明提供了一种便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，本发明解决其技术问题的技术方案为：

一种便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，包括固线器、保护盖、电路板保护筒、连接帽、铜线圈保护筒、涡流铜线圈、屏蔽导线、电路板、导线组，其特征在于所述电路板保护筒呈圆柱型，内部设置电路板，其外部一侧面呈平面，在所述平面一端设置声音孔，所述声音孔另一侧设置3个LED灯孔，所述LED灯孔另一侧并列设置2个数码管；所述电路板保护筒一端通过螺纹连接设置保护盖，另一端通过螺纹连接设置连接帽；所述保护盖另一端设置固线器，固线器内部设置导线组，所述导线组一端与电路板电连接，另一端连接外部主机；所述连接帽另一端通过螺纹连接设置铜线圈保护筒；所述铜线圈保护筒内部孔一端设置尼龙圆柱，尼龙圆柱另一侧设置铜线圈尼龙固定壳，铜线圈尼龙固定壳与铜线圈保护筒内部孔螺纹连接；所述铜线圈尼龙固定壳内部设置涡流铜线圈，涡流铜线圈设置在铁氧体圆柱外侧，所述铜线圈尼龙固定壳另一侧设置橡胶垫片；所述铜线圈保护筒另一侧设置亚克力防护板；所述涡流铜线圈通过两根屏蔽导线电连接电路板。

所述的电路板包括主机信号接口模块、LED灯提示电路模块、发声电路模块、数码管电路模块；所述主机信号接口模块通过导线组与可提供电压源的外部便携式半导体非接触电阻率测试仪主机电连接；所述主机信号接口模块与所述LED灯提示电路模块、发声电路模块、数码管电路模块电连接。

所述的主机信号接口模块包括4线接线端子JP1、5线接线端子JP2；所述5线接线端子JP2的四号引脚连接VCC5V电压端子，其五号引脚接地。所述LED灯提示电路模块包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、LED灯1、LED灯2、LED灯3；所述的LED灯1、LED灯2、LED灯3负极均接地，正极分别串联电阻R1、电阻R3、电阻R4；所述电阻R1另一端电连接4线接线端子JP1的四号引脚；所述电阻R3另一端电连接5线接线端子JP2的一号引脚；所述电阻R4另一端电连接5线接线端子JP2的二号引脚。

所述发声电路模块包括三极管Q1、喇叭LS1、电阻R8、电阻R9；所述三极管Q1的三号发射极引脚接地，其一号集电极引脚连接喇叭LS1的二号引脚其二号基极引脚串联电阻R8后电连接5线接线端子JP2的三号引脚；所述喇叭LS1的二号引脚串联电阻R9后连接喇叭LS1的一号引脚，所述喇叭LS1的一号引脚连接VCC5V电压端子。

所述数码管电路模块包括数码管驱动芯片P1、数码管驱动芯片P2、数码管DS1、数码管DS2、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7，两个数码管驱动芯片型号均为75HC595芯片，两个数码管型号为Dpy Amber-CA；所述数码管DS1一侧的一、六号引脚分别串联电阻R2、电阻R5后连接5线接线端子JP2四号引脚的VCC5V电压端子，数码管DS1另一侧的九、八、五、四、二、三、七号引脚分别连接数码管驱动芯片P1的一、二、三、四、五、六、七号引脚，数码管DS1的十号引脚悬空；所述数码管驱动芯片P1的十六号引脚接VCC5V电压端子，其十五号引脚悬空，十四号引脚SDA连接4线接线端子JP1的二号引脚，十三号引脚接地，十二号引脚RCK连接4线接线端子JP1的三号引脚,十一号引脚SCK连接4线接线端子JP1的一号引脚，其九、十号引脚分别连接数码管驱动芯片P2的十四、十号引脚；所述数码管DS2一侧的一、六号引脚分别串联电阻R6、电阻R7后连接5线接线端子JP2四号引脚的VCC5V电压端子，数码管DS1另一侧的九、八、五、四、二、三、七号引脚分别连接数码管驱动芯片P2的一、二、三、四、五、六、七号引脚，数码管DS2的十号引脚悬空；所述数码管驱动芯片P2的十六号引脚接VCC5V电压端子，其十五号引脚悬空，十三号引脚接地，十二号引脚RCK连接4线接线端子JP1的三号引脚,十一号引脚SCK连接4线接线端子JP1的一号引脚，九号引脚悬空。

所述导线组包括两根屏蔽导线、九根信号导线；所述屏蔽导线为直径1mm的屏蔽线；所述九根信号导线与4线接线端子JP1的四个端子、5线接线端子JP2的五个端子电连接；所述探头与便携式半导体非接触电阻率测试仪同时使用，二者通过导线组电连接。

所述探头的测量范围为0.001～200ΩCM，测试精度为5%。

所述便携式半导体非接触电阻率测试仪探头的使用方法,其特征在于：包括开机准备方法、电阻率测试方法，

开机准备方法：先将所述探头连接在便携式半导体非接触电阻率测试仪上；打开所述测试仪主机电源开关，待主机屏幕出现开机画面至电阻率测量界面，开机完成且可正常工作；拿起所述测量探头，探头中部有三个LED灯，最左侧的为电源指示灯，常亮状态，说明探头供电正常；中间LED灯为可测量指示灯，频率闪烁状态，说明随时可以测量。

电阻率测试方法：一手持所述测试仪，一手持该探头，只需把探头靠近硅材料，不需接触硅材料；最右侧LED灯为测量完成灯，当测得硅材料结果后此LED灯会亮起，同时中间测量闪烁灯关闭；这时在探头中部两位数码会显示被测硅材料的电阻率，数值为两位有效数字，同时在测试仪主机屏幕上显示被测硅材料的精确电阻率；通过语音可辨别重掺型。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明一种便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，包括固线器、保护盖、电路板保护筒、连接帽、铜线圈保护筒、涡流铜线圈、屏蔽导线、电路板、导线组、主机信号接口模块、LED灯提示电路模块、发声电路模块、数码管电路模块；本发明采用非接触式测量，即使用涡流测量探头，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%，功耗低；在探头中部两位数码会显示被测硅材料的电阻率，数值为两位有效数字，同时在测试仪主机屏幕上显示被测硅材料的精确电阻率；通过语音可辨别重掺型；使用寿命远高于比市场上的同类产品，效果显著。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图，

图2 为本发明的电路模块整体结构示意图，

图3 为本发明的电路原理图，

附图中：100.固线器，200.保护盖，300.电路板保护筒，301.声音孔，302.LED灯孔，303.数码管，400.连接帽、500.铜线圈保护筒，501.尼龙圆柱，502.铜线圈尼龙固定壳，503.橡胶垫片、504.亚克力防护板，600.涡流铜线圈，601.铁氧体圆柱，700.屏蔽导线，800.电路板，801.主机信号接口模块，802.LED灯提示电路模块，803.发声电路模块，804.数码管电路模块，900.导线组。

具体实施方式

结合附图1至图3对本发明进一步详细描述，以便公众更好地掌握本发明的实施方法，本发明具体的实施方案为：

如图 1所示，本发明所述的一种便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，包括固线器100、保护盖200、电路板保护筒300、连接帽400、铜线圈保护筒500、涡流铜线圈600、屏蔽导线700、电路板800、导线组900，其特征在于所述电路板保护筒300呈圆柱型，内部设置电路板800，其外部一侧面呈平面，在所述平面一端设置声音孔301，所述声音孔301另一侧设置3个LED灯孔302，所述LED灯孔302另一侧并列设置2个数码管303；所述电路板保护筒300一端通过螺纹连接设置保护盖200，另一端通过螺纹连接设置连接帽400；所述保护盖200另一端设置固线器100，固线器100内部设置导线组900，所述导线组900一端与电路板800电连接，另一端连接外部主机；所述连接帽400另一端通过螺纹连接设置铜线圈保护筒500；所述铜线圈保护筒500内部孔一端设置尼龙圆柱501，尼龙圆柱501另一侧设置铜线圈尼龙固定壳502，铜线圈尼龙固定壳502与铜线圈保护筒500内部孔螺纹连接；所述铜线圈尼龙固定壳502内部设置涡流铜线圈600，涡流铜线圈600设置在铁氧体圆柱601外侧，所述铜线圈尼龙固定壳502另一侧设置橡胶垫片503；所述铜线圈保护筒500另一侧设置亚克力防护板504；所述涡流铜线圈600通过两根屏蔽导线700电连接电路板800。

如图 2所示，本发明所述的便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，其特征在于所述电路板800包括主机信号接口模块801、LED灯提示电路模块802、发声电路模块803、数码管电路模块804；所述主机信号接口模块801通过导线组900与可提供电压源的外部便携式半导体非接触电阻率测试仪主机电连接；所述主机信号接口模块801与所述LED灯提示电路模块802、发声电路模块803、数码管电路模块804电连接。

如图 2、图 3所示，本发明所述的便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，其特征在于所述主机信号接口模块801包括4线接线端子JP1、5线接线端子JP2；所述5线接线端子JP2的四号引脚连接VCC5V电压端子，其五号引脚接地；

所述LED灯提示电路模块802包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、LED灯1、LED灯2、LED灯3；所述LED灯1、LED灯2、LED灯3负极均接地，正极分别串联电阻R1、电阻R3、电阻R4；所述电阻R1另一端电连接4线接线端子JP1的四号引脚；所述电阻R3另一端电连接5线接线端子JP2的一号引脚；所述电阻R4另一端电连接5线接线端子JP2的二号引脚；

所述发声电路模块803包括三极管Q1、喇叭LS1、电阻R8、电阻R9；所述三极管Q1的三号发射极引脚接地，其一号集电极引脚连接喇叭LS1的二号引脚其二号基极引脚串联电阻R8后电连接5线接线端子JP2的三号引脚；所述喇叭LS1的二号引脚串联电阻R9后连接喇叭LS1的一号引脚，所述喇叭LS1的一号引脚连接VCC5V电压端子；

所述数码管电路模块804包括数码管驱动芯片P1、数码管驱动芯片P2、数码管DS1、数码管DS2、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7，两个数码管驱动芯片型号均为75HC595芯片，两个数码管型号为Dpy Amber-CA；所述数码管DS1一侧的一、六号引脚分别串联电阻R2、电阻R5后连接5线接线端子JP2四号引脚的VCC5V电压端子，数码管DS1另一侧的九、八、五、四、二、三、七号引脚分别连接数码管驱动芯片P1的一、二、三、四、五、六、七号引脚，数码管DS1的十号引脚悬空；所述数码管驱动芯片P1的十六号引脚接VCC5V电压端子，其十五号引脚悬空，十四号引脚SDA连接4线接线端子JP1的二号引脚，十三号引脚接地，十二号引脚RCK连接4线接线端子JP1的三号引脚,十一号引脚SCK连接4线接线端子JP1的一号引脚，其九、十号引脚分别连接数码管驱动芯片P2的十四、十号引脚；

所述数码管DS2一侧的一、六号引脚分别串联电阻R6、电阻R7后连接5线接线端子JP2四号引脚的VCC5V电压端子，数码管DS1另一侧的九、八、五、四、二、三、七号引脚分别连接数码管驱动芯片P2的一、二、三、四、五、六、七号引脚，数码管DS2的十号引脚悬空；所述数码管驱动芯片P2的十六号引脚接VCC5V电压端子，其十五号引脚悬空，十三号引脚接地，十二号引脚RCK连接4线接线端子JP1的三号引脚,十一号引脚SCK连接4线接线端子JP1的一号引脚，九号引脚悬空。

如图 1、图 3所示，本发明所述的便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，其特征在于所述导线组900包括两根屏蔽导线700、九根信号导线；所述屏蔽导线700为直径1mm的屏蔽线；所述九根信号导线与4线接线端子JP1的四个端子、5线接线端子JP2的五个端子电连接；所述探头与便携式半导体非接触电阻率测试仪同时使用，二者通过导线组（900）电连接。

如图 1所示，本发明所述的便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，其特征在于所述探头采用非接触式测量，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，铜线圈连接2根直径1MM的屏蔽线；常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%。

实施例1

如图1所示，作为优选最佳实施方式，包括以下步骤：

步骤1：开机准备。先将所述探头连接在便携式半导体非接触电阻率测试仪上；打开所述测试仪主机电源开关，待主机屏幕出现开机画面至电阻率测量界面，开机完成且可正常工作；拿起所述测量探头，探头中部有三个LED灯，最左侧的为电源指示灯，常亮状态，说明探头供电正常；中间LED灯为可测量指示灯，频率闪烁状态，说明随时可以测量。

步骤2：电阻率测试。一手持所述测试仪，一手持该探头，只需把探头靠近硅材料，不需接触硅材料；最右侧LED灯为测量完成灯，当测得硅材料结果后此LED灯会亮起，同时中间测量闪烁灯关闭；这时在探头中部两位数码会显示被测硅材料的电阻率，数值为两位有效数字，同时在测试仪主机屏幕上显示被测硅材料的精确电阻率；通过语音可辨别重掺型。常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明一种便携式半导体非接触电阻率测试仪探头，包括固线器、保护盖、电路板保护筒、连接帽、铜线圈保护筒、涡流铜线圈、屏蔽导线、电路板、导线组、主机信号接口模块、LED灯提示电路模块、发声电路模块、数码管电路模块；本发明采用非接触式测量，即使用涡流测量探头，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%，功耗低；在探头中部两位数码会显示被测硅材料的电阻率，数值为两位有效数字，同时在测试仪主机屏幕上显示被测硅材料的精确电阻率；通过语音可辨别重掺型；使用寿命远高于比市场上的同类产品，效果显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。