一種基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統及方法，其系統包括上位機和四極桿質譜測試設備，所述四極桿質譜測試設備包括至少一電磁閥、至少一氣動閥、一四極桿分析器、一分子泵、一離子泵、一真空機組、一ＵＳＢ－ＣＡＮ轉換器和一超高真空腔；所述上位機包括主控模塊、數據信號分析模塊、存儲模塊、Ｉ／Ｏ卡、ＵＳＢ接口和顯示器，所述主控模塊中包括閥門開關控制模塊和串口通信模塊。采用本發明專利技術可充分發揮虛擬儀器技術ＬａｂＶＩＥＷ編程的簡單和界面友好等優點，以及四極桿質譜分析器的優點，實現性價比較高、測控程序簡單且易于調試和維護的質譜測控系統。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及儀器與儀表
中的分析與測量控制技術，尤其涉及的是一種基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統及方法。
技術介紹
目前，國內的四極桿質譜測控系統，一般都采用價格比較昂貴的硬件設備，而且采用現有的四極桿質譜測控系統還存在測控程序復雜、維護困難、靈活性不高等缺點。因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統及方法，旨在解決現有的四極桿質譜測控系統硬件昂貴，測控程序復雜等問題。本專利技術的技術方案如下：一種基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其包括上位機和四極桿質譜測試設備，所述四極桿質譜測試設備包括至少一電磁閥、至少一氣動閥、一四極桿分析器、一分子泵、一離子泵、一真空機組、一USB-CAN轉換器和一超高真空腔；所述上位機包括主控模塊、數據信號分析模塊、存儲模塊、I/O卡、USB接口和顯示器，所述主控模塊中包括閥門開關控制模塊和串口通信模塊，其中，每個電磁閥與一個氣動閥連接，通過電位的高低控制氣動閥的斷開和閉合，所述氣動閥連接超高真空腔，所述電磁閥連接上位機的I/O卡；所述四極桿連接超高真空腔和上位機的串口通信模塊；所述分子泵、離子泵和真空機組的一端各連接至所述超高真空腔，另一端均連接至CAN總線，所述CAN總線連接USB-CAN轉換器，所述USB-CAN轉換器連接上位機的USB接口；所述數據信號分析模塊、存儲模塊和USB接口連接所述主控模塊，所述I/O卡連接所述閥門開關控制模塊。所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其中，所述四極桿質譜測試設備還包括一鋯鋁吸氣泵，所述鋯鋁吸氣泵一端連接所述超高真空腔，另一端連接至CAN總線。所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其中，所述四極桿質譜測試設備還包括一機械泵，所述機械泵一端連接所述超高真空腔，另一端連接至CAN總線。所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其中，所述上位機還包括自動控制模塊和手動控制模塊，且手動控制與自動控制級聯至主控模塊，便于系統在使用過程中的調試與分段測試。所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其中，所述I/O卡為數據采集卡，用于進行電位控制。所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其中，所述真空機組采用多級-->結構。所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其中，所述電磁閥為10個。所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其中，所述上位機為計算機。一種基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控方法，其中，包括以下步驟：步驟1：連接上位機和四極桿質譜測試設備；步驟2：啟動上位機的主控模塊，在上位機的顯示器中顯示圖形化的虛擬的儀器；步驟3：啟動主控模塊中的閥門開關控制模塊，通過該閥門開關控制模塊控制相應的氣動閥打開，進行真空抽??；步驟4：啟動運行主控模塊中的串口通信模塊，通過串口配置自動檢測并連接串口，然后進行串口測試進行數據測試，并緩存結果；步驟5：決定是否保存緩存的測試數據結果；步驟6：若需要改變某個氣動閥，進而測試改變后的壓強數據，可以通過啟動主控模塊中的閥門開關控制模塊進行改變，然后重復步驟4和步驟5，若不需要則執行步驟7；步驟7：結束測控操作退出系統。所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控方法，其中，所述測控方法的計算機語言是采用并行的圖形化編程方式編寫的。本專利技術的有益效果：本專利技術通過在確保測試精度的情況下，采用基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，充分發揮虛擬儀器技術LabVIEW編程的簡單和界面友好等優點，以及四極桿質譜分析器的優點，實現性價比較高、測控程序簡單且易于調試和維護的質譜測控系統。附圖說明圖1是本專利技術實施例提供的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統的原理圖；圖2是本專利技術基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控方法的流程圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本專利技術進一步詳細說明。對比其他昂貴的質譜測控系統，該測控系統采用的是相對便宜的四極桿質譜測試設備。通過采用四極桿質譜技術以及無焊連接結構實現超高真空的質譜測控，硬件結構相對簡單。參見圖1，所述基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統包括上位機和四極桿質譜測試設備。所述四極桿質譜測試設備包括至少一電磁閥、至少一氣動閥、一四極桿分析器、一分子泵、一離子泵、一真空機組、一USB-CAN轉換器和一超高真空腔。所述上位機包括主控模塊、數據信號分析模塊、存儲模塊、I/O卡、USB接口和顯示器，所述主控模塊中包括閥門開關控制模塊和串口通信模塊。其中，每個電磁閥與一個氣動閥連接，通過電位的高低控制氣動閥的斷開和閉合，所述氣動閥連接超高真空腔，所述電磁閥連接上位機的I/O卡。所述四極桿連接超高真空腔和上位機的串口通信模塊。所述分子泵、離子泵和真空機組的一端各連接至所述超高真-->空腔，另一端均連接至CAN總線，所述CAN總線連接USB-CAN轉換器，所述USB-CAN轉換器連接上位機的USB接口。所述數據信號分析模塊、存儲模塊和USB接口連接所述主控模塊，所述I/O卡連接所述閥門開關控制模塊。所述四極桿質譜測試設備還包括一鋯鋁吸氣泵，所述鋯鋁吸氣泵一端連接所述超高真空腔，另一端連接至CAN總線。所述四極桿質譜測試設備還包括一機械泵，所述機械泵一端連接所述超高真空腔，另一端連接至CAN總線。所述上位機還包括自動控制模塊和手動控制模塊，且手動控制與自動控制級聯至主控模塊，便于系統在使用過程中的調試與分段測試。用來測試的真空機組采用多級結構，輔以選擇性抽氣的鋯鋁吸氣泵，最大限度地降低了殘余氣體——惰性氣體質量數測量的本底，整個真空腔包含機械泵、分子泵、離子泵和鋯鋁吸氣泵，使整個系統的測試方式全面、精準。所述上位機為計算機。其中，所述I/O卡與10個電磁閥直接相連，每個電磁閥分別與一個氣動閥連接，通過控制電位的高低可以控制氣動閥的斷開和閉合；所述I/O卡是采用研華的PCI-1762數據采集卡進行電位控制，所述數據采集卡則由上位機中的閥門開關控制模塊進行控制。計算機的串口通信模塊與四極桿分析器連接，通過與四極桿的質譜測試進行串口通信，計算機能接收到真空腔中各種質譜對應的電流，并通過數據信號分析模塊進行壓強轉換，則可獲得其當前壓強。上位機中的存儲模塊用于存儲測試結果，且測試結果可以隨時保存或追加保存，便于以后的對比分析。測試數據的緩存大小適當設置，使系統能進行長時間的真空抽樣和數據記錄。本專利技術實施例提供的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控方法，包括以下步驟：步驟1：連接上位機和四極桿質譜測試設備；步驟2：啟動上位機的主控模塊，在上位機的顯示器中顯示圖形化的虛擬的儀器；步驟3：啟動主控模塊中的閥門開關控制模塊，通過該閥門開關控制模塊控制相應的氣動閥打開，進行真空抽取；步驟4：啟動運行主控模塊中的串口通信模塊，通過串口配置自動檢測并連接串口，然后進行串口測試進行數據測試，并緩存結果；步驟5：決定是否保存緩存的測試數據結果；步驟6：若需要改變某個氣動閥，進而測試改變后的壓強數據，可以通過啟動主控模塊中的閥門開關控制模塊進行改變，然后重復步驟4和步驟5，若不需要則執行步驟7；步驟7：結束測控操作退出系統。所述測控方法的計算機語言是采用并行的圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其特征在于，包括上位機和四極桿質譜測試設備，所述四極桿質譜測試設備包括至少一電磁閥、至少一氣動閥、一四極桿分析器、一分子泵、一離子泵、一真空機組、一ＵＳＢ－ＣＡＮ轉換器和一超高真空腔；所述上位機包括主控模塊、數據信號分析模塊、存儲模塊、Ｉ／Ｏ卡、ＵＳＢ接口和顯示器，所述主控模塊中包括閥門開關控制模塊和串口通信模塊，其中，每個電磁閥與一個氣動閥連接，通過電位的高低控制氣動閥的斷開和閉合，所述氣動閥連接超高真空腔，所述電磁閥連接上位機的Ｉ／Ｏ卡；所述四極桿連接超高真空腔和上位機的串口通信模塊；所述分子泵、離子泵和真空機組的一端各連接至所述超高真空腔，另一端均連接至ＣＡＮ總線，所述ＣＡＮ總線連接ＵＳＢ－ＣＡＮ轉換器，所述ＵＳＢ－ＣＡＮ轉換器連接上位機的ＵＳＢ接口；所述數據信號分析模塊、存儲模塊和ＵＳＢ接口連接所述主控模塊，所述Ｉ／Ｏ卡連接所述閥門開關控制模塊。

【技術特征摘要】
1.一種基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其特征在于，包括上位機和四極桿質譜測試設備，所述四極桿質譜測試設備包括至少一電磁閥、至少一氣動閥、一四極桿分析器、一分子泵、一離子泵、一真空機組、一USB-CAN轉換器和一超高真空腔；所述上位機包括主控模塊、數據信號分析模塊、存儲模塊、I/O卡、USB接口和顯示器，所述主控模塊中包括閥門開關控制模塊和串口通信模塊，其中，每個電磁閥與一個氣動閥連接，通過電位的高低控制氣動閥的斷開和閉合，所述氣動閥連接超高真空腔，所述電磁閥連接上位機的I/O卡；所述四極桿連接超高真空腔和上位機的串口通信模塊；所述分子泵、離子泵和真空機組的一端各連接至所述超高真空腔，另一端均連接至CAN總線，所述CAN總線連接USB-CAN轉換器，所述USB-CAN轉換器連接上位機的USB接口；所述數據信號分析模塊、存儲模塊和USB接口連接所述主控模塊，所述I/O卡連接所述閥門開關控制模塊。2.根據權利要求1所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其特征在于，所述四極桿質譜測試設備還包括一鋯鋁吸氣泵，所述鋯鋁吸氣泵一端連接所述超高真空腔，另一端連接至CAN總線。3.根據權利要求1所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其特征在于，所述四極桿質譜測試設備還包括一機械泵，所述機械泵一端連接所述超高真空腔，另一端連接至CAN總線。4.根據權利要求1所述的基于虛擬儀器技術的四極桿質譜測控系統，其特征在于，所述上位機還包括自動控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龔革聯，徐紅云，周繼彬，陳家輝，孫衛東，
申請(專利權)人：中國科學院廣州地球化學研究所，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]