[發明專利]一種數據采集串并轉換儲存裝置及方法

無效

• 申請號: 201210013609.3
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102545876A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 黃正旭;薛兵;高偉;董俊國;傅忠;周振
• 申請（專利權）人: 上海大學;廣州禾信分析儀器有限公司;昆山禾信質譜技術有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及飛行時間質譜儀檢測技術，特別涉及飛行時間質譜儀中數據采集串并轉換儲存裝置及方法。?

背景技術

飛行時間質譜儀(time-of-flight?mass?spectrometer，TOFMS)根據不同離子在真空中飛行時間的大小來判定其質荷比，分析速度快，且能進行單個電荷的檢測。在實際應用當中，飛行時間質譜的測量不僅僅依靠一次離子脈沖發生器發出離子束的飛行時間，而是靠許多次離子脈沖信號的累計。每次離子脈沖發生器被觸發成為一次瞬態(transient)，飛行時間質譜儀的數據獲取系統每次瞬態記錄下一組譜線。每次記錄下來的譜線疊加到預期的數量，得到一張完整的圖譜。由于飛行時間質譜儀的模擬輸入帶寬只有10M，因此其測量范圍非常有限；此外，采樣精度也比較低。?

發明內容

本發明的首要目的在于為了解決現有技術采樣精度低，所得到的采集信息不準確的技術問題，提供一種數據采集串并轉換儲存裝置，保證采集數據的有效存儲。?

本發明的另一目的是提供一種數據采集串并轉換儲存方法。?

本發明的首要目的通過下述技術方案實現：本數據采集串并轉換儲存裝置，包括依次連接的串行移位寄存器、第一并行移位寄存器和第二并行移位寄存器，與串行移位寄存器連接的鎖相環PLL電路，分別與第一并行移位寄存器、第二并行移位寄存器連接的分頻電路，與第一并行移位寄存器連接的計數電路；所述串行移位寄存器接收接收機輸出信號，所述第二并行移位寄存器與邏輯電路連接，所述鎖相環PLL電路分別與計數電路和分頻電路連接。?

本發明的另一目的通過下述技術方案實現：基于上述數據采集串并轉換儲存裝置的數據采集串并轉換儲存方法，包括以下步驟：?

S1、樣品通過離子源進行電離，形成帶電離子；?

S2、帶電離子通過脈沖引入電極，獲得動能；?

S3、在步驟S2中獲得動能的離子進入靜電透鏡得到聚焦；?

S4、在步驟S3中聚焦后的離子繼續進入推遲電極獲得加速并反射至離子檢測器；?

S5、離子檢測器將離子倍增后輸出信號至數據采集系統；?

S6、模擬信號通過模擬調理電路形成差分信號，差分信號通過ADC采樣芯片由模擬信號轉換成數字信號，通過數據采集串并轉換儲存裝置儲存，經過數據處理電路處理后由計算機讀出；?

步驟S6中具體包括以下步驟：?

S61、模擬信號調理電路對輸入的傳輸線進行阻抗匹配，調整輸入信號的幅度使之符合ADC采樣芯片的滿幅度量程，并且將單端信號轉換成差分信號；?

S62、差分信號進入ADC采樣芯片，由模擬信號轉換成數字信號；?

S63、數字信號進入數據采集串并轉換儲存裝置，數據采集串并轉換儲存裝置實現對ADC采樣芯片輸出的數據流的接收和緩存；?

S64、經過緩存的數據流被讀出并進行時域和頻域上的分析；?

S65、最后再由計算機讀出經過分析的數據，并進行濾波處理。?

本發明的作用原理是：使用ADC(analog-to-digital?converter)，以固定的時間間隔對經過放大的離子檢測器輸出信號進行記錄，將數據依次存入串行移位寄存器中，然后并行輸出，降低了傳輸數據的速度，以滿足存儲器工作速度的要求。這是用空間換時間，將一路高速的串行信號分路成4路并行信號，同時把信號速率降低為原來的1/4。這種方法雖然增加了數據寬度，增大了電路的空間尺寸，但是降低了對接收電路速度的要求，可以用相對低速的電子元件實現高速的信號傳輸。?

本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：?

(1)有效提高了模擬輸入帶寬，由10M提高到了300M，增加了飛行時間質譜儀測量范圍。?

(2)較大范圍改善了飛行時間質譜儀的采樣精度。?

(3)由于增強了數據采集系統的存儲性能，飛行時間質譜儀的靈敏度有了較大幅度提高。?

(4)串并轉換存儲降低了對接收電路速度的要求，可以用相對低速的電子元件實現高速的信號傳輸。?

(5)將高速數據有效降為低速數據能由后端MCU(FPGA)接收并快速實時處理，有效的提高了飛行時間質譜儀檢測樣品的準確性。?

附圖說明

圖1是本發明的電路結構示意圖。?

圖2是FIFO存儲器結構示意圖。?

圖3是內部接收示意圖。?

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。?