[發明專利]多元素分析儀系統

無效

• 申請號: 200810243083.1
• 申請日: 2008-11-28
• 公開（公告）號: CN101424633A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 周怡君;戴挺;楊立新
• 申請（專利權）人: 南京華欣分析儀器制造有限公司
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明是一種多元素分析儀系統，基于光電比色法的原理，用于鋼鐵等金屬行業中平爐鐵、鑄造鐵、低合金鐵、碳鋼、低合金鋼、不銹鋼材料中的Si、Mn、P、Cr、Ni、Ti、Mo、W、Cu等多種元素含量的測量。

背景技術

光電比色法是在光電比色計上測量一系列標準溶液的吸光度，將吸光度對濃度作圖，繪制工作曲線，然后根據待測組分溶液的吸光度在工作曲線上查得其濃度或含量。

以往的多元素分析儀以一片單片機為核心，集成傳感器信號處理、數據采集、鍵盤、LED顯示、存儲和打印等諸多功能。雖然儀器結構簡單運行穩定，但由于所有分析處理功能均由一片單片機承擔，指令多、操作不方便，單片機存儲容量小，不能同時對多個測試通道獨立進行分析工作。這些都會影響元素含量分析工作的工作效率，不能滿足日益提高的生產要求。

發明內容

本發明要解決的問題是：現有多元素分析儀按鍵指令多、操作不方便，存儲容量小，不能同時對多個測試通道獨立進行分析工作，需要一種操作便捷穩定，可同時處理多個測試通道數據的多元素分析儀。

本發明的技術方案是：多元素分析儀系統，包括上位機和下位機，下位機采集測試通道的數據傳輸給上位機，上位機為一計算機，下位機包括一單片機和模/數轉換模塊，兩者通過RS232串行接口連接；其中上位機包括圖形用戶界面、多元素分析控制系統和數據庫三個模塊，圖形用戶界面模塊實現人機交互，多元素分析控制系統模塊分析用戶指令、接收處理下位機采集的數據、向下位機發出分析指令、對數據庫模塊進行讀寫和維護操作；下位機的模/數轉換模塊同時采集所連接的各測試通道的數據，單片機接收來自上位機的指令，依據上位機的指令完成相應的數據采集和預處理，并按指令向上位機傳送相應的數據。

多元素分析控制系統模塊設有人機交互、通訊和數據處理三個工作線程，人機交互線程處理圖形用戶界面模塊的人機交互操作，生成操作指令集合，按用戶需求輸出顯示相應數據；通訊線程接收和發送上位機與下位機傳輸的串行數據，對發送的數據包裝，對接收的數據解包；數據處理線程處理串行數據，讀取和處理數據庫模塊的數據，制定工作曲線，測試分析。數據處理線程采用高階最小二乘方法提高標準曲線數據擬合精度。

本發明系統的上位機與下位機之間傳輸的指令或數據包由起始符、指令/數據、終止符和校驗位組成，上位機與下位機設有相應的指令/數據包包裝算法子模塊和解包算法子模塊。其中校驗位以從起始符開始的每位數據與相臨位數據按位取反相加而得，上位機/下位機發起通訊時，將數據按“起始符+指令/數據+終止符+校驗位”格式進行打包，下位機/上位機接收后按形成校驗位的方法反操作實現解包。

為進一步保證采集數據的準確性，下位機采集測試通道的數據時，對一個測試通道多次采樣，在結果中舍棄偏大和偏小的端值結果，對中間值求平均作為采樣的最終結果。

本發明上位機使用ACCESS和ODBC數據庫管理和維護標準曲線和分析結果數據。下位機采用51系列單片機，模/數轉換模塊為一片ICL?7135?A/D芯片，對連接的所有測試通道不間斷依次采樣，各測試通道間采用4051數字開關進行切換。

與以往的多元素分析儀相比，本發明系統采用上-下位機模式，將原來過度集中的各功由上、下位機共同完成，充分發揮上、下位機各自的運行優勢，使數據采集和數據分析能夠分別同時進行。由于下位機不再進行數據分析處理、人機交互、顯示、打印等工作而專用于傳感器信號的數據采集，運行負擔減輕，從而方便進行多個測試通道測試信號的分時數據采集，實現整個系統同步對多個測試通道數據獨立進行分析；上位機利用計算機機硬件及相應的分析軟件，發揮計算機多線程操作方便、高速、大容量的特點，使整個多元素分析儀系統具有以往的多元素分析儀所不具備的操作方便、可同時對多個測試通道獨立進行分析工作、數據存儲容量大等優點。本發明多元素分析儀系統利用ACCESS和ODBC數據庫管理和維護標準曲線和分析結果數據，既保證了數據庫的通用性又便于管理和維護數據，在上、下位機的數據傳輸中，數據校驗、打包和解包的通訊模式可保證數據通訊的正確性和穩定性。

本發明系統采用上—下位機的模式，數據采集和數據分析分別同時進行，可對多個測量通道同步、獨立分析處理，基于多線程的數據采集和處理方法提高數據處理能力，采用超采樣和中間值求平均的抗干擾措施提高采集數據的精確度，采用數據庫管理技術提高標準曲線和被測曲線的數據存儲容量，上、下位機分工合作，提高了工作效率，并使整體多元素分析儀系統的分析精確度和準確度得到大大提高。

附圖說明