高场非对称波形离子迁移谱电流检测单元的研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页摘要高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS，High．fieldAsymmetricWaveformIonMobilitySpectrometry)是一种快速、灵敏、便携的现场检测技术。该技术主要应用于军事和安检，如用来检测化学战剂、爆炸物品、毒品等。本文的目的是实现对FAIMS微弱电流检测单元的研究。在研究噪声的种类、特性及其传播途径的基础上，以运算放大器I．V转换电路为基本模型，计算电路参数、选择元器件。采用低通滤波，级间去耦电路等硬件方式，有效地抑制噪声，增大有用信号的幅度，并对信号进行

2、数字处理，用软件的方式进一步提升信噪比。对电路系统进行调试，分析数据并优化电路的设计。为了降低噪声和防止干扰，在电路板低噪声设计(布线)、清洁、干燥、元器件组装、防漏电、防尘防潮、屏蔽与接地等方面也进行了相关的研究。经FAIMS系统实验得出，该电路设计能够在误差允许范围内正确检测出从法拉第杯引出的微弱电流信号。本文的研究为下一步FAIMS系统的整体研究进行了有益的、必要的探索。该电路设计在一些相关的检测如CT扫描仪、气相色谱仪、光电倍增管与粒子和波束监控等的应用中具有一定的参考价值。关键词：微电流检测消噪抗干扰I．V转换屏蔽西

3、南科技大学硕士研究生学位论文第1l页AbstractHigh—fieldAsymmetricWaveformIonMobilitySpectrometry(FAIMS)isafast，sensitive，portableinstantdetectiontechnology．Itwaswidelyusedinthemilitaryaffairsandsecurityinspection，suchasthedetectionofchemicals，explosives，anddrugs．Thispaperfocusesonthed

4、esignofmeasurementcircuitforweakalternatingcurrentsignals(FAIMSlevel)．Baseontheanalysisofcharacteristicsandtransmissionmechanismofvariousnoises，usingtheI-Vconversioncircuitofoperationalamplifierasbasemodel，circuitparametersarecalculatedanddevicesaredetermined．Bythem

5、ethodoflOW—passfilteringandinter—stagedecoupling，noisesareeffectivelysuppressedandtheamplitudeofusefulsignalsareincreased．Meanwhile，toenhancetheSNR，softwaremethodisusedtoprocessthesignals．Bydebuggingthecircuitandanalyzingtheexperimentaldata，thedesignisimproved．Inadd

6、ition，PCBEMCdesign，cleaning，drying，componentsassembly，leakagecurrentreduction，dust—proofanddamp—proofdesign，shieldingandgroundingdesignarealsoexaminedinthispaper．TheFAIMSexperimentdemonstratesthatthiscircuitcorrectlydetectedtheweakcurrentsignalsfromtheFaradaycupwith

7、theerrorinacceptablerange．TheresearchinthispaperisflbeneficialexplorationforthenextstudyonFAIMSsystem．Ithasreferenecevalueinsomerelativedetectionapplications，suchasCTscanner，gaschromatograph，photomultipliertube，particleandbeammonitoringetc．Keywords：weakcurrentdetect

8、ion；noiserejection；anti-jamming；I—Vconversion；shielding西南科技大学硕士研究生学位论文第1II页目录1绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1本课题的研究背景和意义⋯⋯⋯⋯⋯