[发明专利]一种电子显微镜的扫描信号检测及调节系统

权利要求书

1.一种电子显微镜的扫描信号检测及调节系统，其特征在于，所述系统包括用于对第一数模转换后的扫描信号进行选频放大的扫描信号处理器和用于对扫描信号处理器的输出进行检测的信号故障诊断器，且第一数模转换器的输出端、扫描信号处理器的输出端均与信号故障诊断器的输入端连接；所述扫描信号处理器包括用于接收第一数模转换器转换的扫描信号的信号采样器，所述信号采样器将采集到的扫描信号进行选频，选频后的扫描信号传输到信号降噪器，信号降噪器在对信号进行放大滤波后传输到信号驱动器；所述信号驱动器的输出端与扫描线圈电连接，且信号驱动器与信号降噪器的输入端连接；

所述信号降噪器包括电阻R9，电阻R9的一端与信号采样器的输出端连接，电阻R9的另一端与场效应管Q3的栅极连接，场效应管Q3的漏极与电阻R10的一端、电阻R14的一端连接，场效应管Q3的源极与滑动变阻器X1的左端连接，滑动变阻器X1的调节端与电阻R11的一端连接，滑动变阻器X1的右端与场效应管Q4的源极连接，场效应管Q4的栅极与电阻R13的一端连接，场效应管Q4的漏极与电阻R12的一端、电阻R16的一端连接；所述电阻R14的另一端与三极管Q5的发射极连接，三极管Q5的基极与电阻R15的一端连接，三极管Q5的集电极与三极管Q6的集电极连接，三极管Q6的发射极与电阻R22的一端连接，三极管Q6的基极与电阻R16的另一端、电阻R17的一端连接；所述电阻R17的另一端与电容C5的一端、电容C6的一端、电阻R19的一端连接，电容C6的另一端与电阻R18的一端、运放器AR2的同相输入端连接，运放器AR2的反相输入端与电阻R20的一端、电阻R21的一端连接，电阻R20的另一端与运放器AR2的输出端、电阻R19的另一端、信号驱动器的输入端连接；所述电阻R11的另一端、电阻R13的另一端、电阻R15的另一端、电阻R22的另一端、电容C5的另一端、电阻R18的另一端、电阻R21的另一端均接地，电阻R10的另一端、电阻R12的另一端均与正电源VCC连接；

所述信号驱动器包括滑动变阻器X2，滑动变阻器X2的调节端与信号降噪器的输出端连接，滑动变阻器X2的上端与电阻R23的一端、场效应管Q7的栅极连接，滑动变阻器X2的下端与场效应管Q8的栅极、电阻R24的一端、电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端与负电源VEE、场效应管Q8的源极连接，场效应管Q8的漏极与场效应管Q7的源极、扫描线圈的输入端、瞬态抑制二极管TVS1的一端连接，场效应管Q7的漏极、电阻R23的另一端与正电源VCC连接，且场效应管Q8的漏极通过反馈调节电路与信号降噪器的输入端连接；所述电阻R24的另一端、瞬态抑制二极管TVS1的另一端均接地；所述反馈调节电路包括电阻R26，电阻R26的一端与场效应管Q8的漏极连接，电阻R26的另一端与二极管D1的负极、二极管D2的正极连接，二极管D1的正极与电容C4的一端、二极管D2的负极、电阻R27的一端、电容C3的一端连接，电阻R27的另一端与电容C3的另一端、信号降噪器的输入端连接；

所述信号故障诊断器包括预设的故障诊断模型和基于故障诊断模型的输出而进行故障提醒的信号异常报警器，所述故障诊断模型基于随机森林预训练得到。

2.根据权利要求1所述的电子显微镜的扫描信号检测及调节系统，其特征在于，所述故障诊断模型基于如下方法预训练得到：

①，采集故障节点下的电路运行数据，并记录每笔运行数据所对应的故障状态；

②，对每个扫描信号进行小波包分解，提取故障特征向量并归一化；

③，将步骤①采样到的数据与步骤②中的归一化后的故障特征向量相结合构成扫描信号故障序列数据集；

④，根据扫描信号故障序列数据集利用随机森林算法进行训练构建故障诊断基本模型；

⑤，采用二分类器与故障诊断基本模型进行连接得到故障诊断模型以对故障状态进行判定。

3.根据权利要求2所述的电子显微镜的扫描信号检测及调节系统，其特征在于，所述故障特征向量采用表示，且，表示第层中各频带信号的能量值；

所述第层中各频带信号的能量值的计算公式为：

；

式中，为时刻第小波包分解层所对应频带范围的信号的能量值，表示第小波包分解层中第个频带信号重构点的幅值，表示频带长度。