[實用新型]離子遷移譜儀用多路溫控裝置

無效

• 申請號: 201020700511.1
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN201926940U
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 張清軍;陳志強;李元景;趙自然;劉以農;鄒湘
• 申請（專利權）人: 同方威視技術股份有限公司;清華大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本實用新型涉及離子遷移譜儀中的溫度控制，具體涉及一種用于離子遷移譜儀的多路溫度控制裝置。

背景技術

在離子遷移譜儀中，遷移管是核心部件，工作在大氣壓力下，它的工作溫度對離子遷移率、反應物離子的種類和產量等都有著很大的影響。選擇合適的遷移管工作溫度，能有效地增加反應物離子的產量，有利于改善離子遷移譜儀檢測的分辨率，提高檢測的靈敏度和選擇性。

離子遷移譜儀中遷移管的工作溫度對其工作性能有重要影響。因此，離子遷移譜儀對溫度控制有較高的要求。一般要求遷移管的工作溫度可以設定在80℃至300℃之間，恒溫時精度為±1℃，穩定性也要求在±1℃以內。另外，遷移管輸出的是大約幾十飛庫(femtocoulomb)級的微弱電荷信號，很容易受外界電磁信號的干擾。因此，溫控電路在工作過程中不能對遷移管輸出信號產生干擾。

離子遷移譜儀中不僅遷移管需要進行溫度控制，還有進樣器等部分也需進行溫度控制。因此，在離子遷移譜儀中要求同時實現多路溫度控制，并且各路溫控相互獨立，互不影響。

目前工業中常用的溫控電路大都是通過對加熱器件上的電壓進行通斷控制來實現，如采用脈沖寬度調制PWM來實現控制。這種控制雖然電路和算法簡單，但它采用方波脈沖來作為控制和加熱，脈沖信號的上升下降沿跳變很容易對遷移管輸出信號產生干擾。

另外，還有應用傳統模擬PID控制和數字PID算法來實現溫控的。傳統模擬PID溫度控制電路大都最終也是以驅動類似繼電器等的通斷方式來實現溫度控制。數字PID算法相對來說比較復雜。在以單片機為核心進行系統控制和數據采集的離子遷移譜儀系統中，溫控過程中的PID計算會占用過多的單片機資源，導致實時采集譜儀數據時單片機資源緊張。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服上述現有技術應用于以單片機為控制和數據采集核心的離子遷移譜儀時存在的缺陷，提供一種離子遷移譜儀用的多路溫控裝置。

在本實用新型的一個方面，提出了一種離子遷移譜儀用多路溫控裝置，包括數字電路部分和模擬電路部分，其中數字電路部分包括：單片機；與所述單片機連接并具有多路獨立輸出的數模轉換器DAC；與所述單片機連接并具有單路模擬輸入的模數轉換器ADC；模擬電路部分包括多路獨立的控制電路部分以及多選一開關，每個控制電路部分包括：由設置在離子遷移譜儀上的溫度傳感器和所述DAC的所述多路獨立輸出中的相應一個輸出等組成的惠斯頓電橋；與所述惠斯頓電橋輸出之一相連接的比例積分微分PID控制電路；與所述惠斯頓電橋另一路輸出相連接的多選一開關；與所述多選一開關輸出相連接的所述ADC；所述PID控制電路的輸出連接到驅動設置在離子遷移譜儀上的加熱單元的驅動器。

根據本實用新型的實施例，所述溫度傳感器構成惠斯頓電橋的一個橋臂電阻，通過惠斯頓電橋產生的偏差信號經過放大后輸出到所述PID控制電路。

根據本實用新型的實施例，所述加熱單元是加熱膜，通過驅動器控制流過加熱單元的電流來進行溫度調節。

根據本實用新型的實施例，所述驅動器是MOS管，所述PID控制電路輸出電壓控制量輸入到所述MOS管的柵極，利用MOS管漏極電流隨柵極和源極間反向電壓變化而變化的特性，改變通過加熱膜的電流來實現溫度控制。

根據本實用新型的實施例，所述離子遷移譜儀上需要進行溫度控制的位置的恒溫點是通過與所述單片機相連的計算機來設置的。

根據本實用新型的實施例，所述單片機自帶通用串行總線USB接口，并且通過該USB接口與所述計算機連接。