[發(fā)明專利]全數(shù)字脈沖組合式光源

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210518251.X
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103025036A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常麗莉;楊新生;李宏偉;陳吉文;丁振敏;于雷;吳鳳雅;史孝俠
• 申請（專利權(quán)）人: 鋼研納克檢測技術(shù)有限公司
• 主分類號: H05B41/36
• 分類號: H05B41/36;G01N21/25
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種全數(shù)字脈沖組合式光源。用于直讀光譜分析儀器。

背景技術(shù)

激發(fā)光源是光譜分析儀器中極為重要的核心部件。它的作用是給分析試樣提供蒸發(fā)、原子化的激發(fā)能量。在光譜分析時，試樣的蒸發(fā)、原子化和激發(fā)之間沒有明顯界限，這些過程幾乎是同時進(jìn)行的，而這一系列過程均直接影響譜線的發(fā)射以及譜線的強(qiáng)度。不同能量的激發(fā)光源對各類樣品、各種元素具有不同的蒸發(fā)行為。光譜分析的誤差主要來源是光源。因此激發(fā)光源的水平直接決定了光譜儀器的整機(jī)水平。

目前國產(chǎn)火花光譜儀配備的火花激發(fā)光源，激發(fā)能量無法根據(jù)材料的不同而靈活調(diào)整，導(dǎo)致分析的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度差。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種全數(shù)字脈沖組合式光源，能夠適應(yīng)各種不同材料的全數(shù)字脈沖組合式激發(fā)光源，應(yīng)用中可以根據(jù)不同的材料，對激發(fā)光源的火花和電弧進(jìn)行任意組合，以適應(yīng)各種材料對光源的不同要求，并能獲得良好的靈敏度、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

本發(fā)明包括計算機(jī)控制系統(tǒng)、下位機(jī)控制系統(tǒng)、火花電源、電弧電源、高壓引燃電路、以及電流檢測與調(diào)節(jié)電路6個部分。

計算機(jī)控制系統(tǒng)包括計算機(jī)及安裝在計算機(jī)上的控制軟件，計算機(jī)帶有RS-232接口，通過RS-232接口與下位機(jī)控制系統(tǒng)連接，將計算機(jī)控制系統(tǒng)的指令發(fā)到下位機(jī)控制系統(tǒng)。

下位機(jī)控制系統(tǒng)通過光纖與火花電源、電弧電源連接，光纖的作用是傳遞下位機(jī)控制系統(tǒng)的控制信號。

火花電源、電弧電源的輸出都與高壓引燃電路連接，高壓引燃電路的輸出通過高壓線接到樣品臺的電極上，并且高壓線穿過電流檢測的傳感器，傳感器的信號輸出接到電流檢測與調(diào)節(jié)電路，電流檢測與調(diào)節(jié)電路和下位機(jī)控制系統(tǒng)相連接，將實際測量的電流信號作為反饋連到下位機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)過下位機(jī)中的PID算法，輸出的結(jié)果調(diào)節(jié)電弧電源，使得電弧電流保持穩(wěn)定。

本發(fā)明各個部分的組成及功能如下：?

1、計算機(jī)控制系統(tǒng)包括計算機(jī)及安裝在計算機(jī)上的控制軟件，計算機(jī)帶有RS-232接口，通過RS-232接口與下位機(jī)控制系統(tǒng)連接，將計算機(jī)控制系統(tǒng)的指令發(fā)到下位機(jī)控制系統(tǒng)；計算機(jī)控制系統(tǒng)的功能是發(fā)出控制指令：控制指令包括激發(fā)的參數(shù)、時間、工作模式以及串口選擇；激發(fā)參數(shù)包括：光源激發(fā)頻率、火花充電的電壓值、電弧放電電流、電弧寬度，控制指令經(jīng)RS-232接口，發(fā)到下位機(jī)，下位機(jī)是由基于STM32處理器開發(fā)的控制系統(tǒng)。計算機(jī)與下位機(jī)通訊發(fā)送的命令流包含頭文字、數(shù)據(jù)位、結(jié)束位，通過頭文字和結(jié)束位的校驗盡可能地將誤碼率降到最低，保證設(shè)備正常運行。

2、下位機(jī)控制系統(tǒng)：通過RS-232接口與計算機(jī)控制系統(tǒng)連接，下位機(jī)控制系統(tǒng)包括主控板及下載到主控板芯片（MCU）的控制程序，下位機(jī)控制系統(tǒng)的主控板包括兩部分：第一部分是MCU核心板，包括處理器、電源和接口，處理器是STM32F103C8T6，處理器的外部時鐘采用8M晶振和32.768K晶振，電源是AMS117-3.3V,JTAG接口是核心板下載程序和聯(lián)機(jī)調(diào)試的接口；第二部分是外圍接口電路，包括電源及濾波電路、RS-232接口電路、光電耦合器、光信號發(fā)射電路及其驅(qū)動，通過RS-232接口與計算機(jī)相連，經(jīng)光電耦合器4N37與核心板的MCU連接，完成上、下位機(jī)的通訊；下載到主控板芯片（MCU）的控制程序經(jīng)JTAG接口下載，MCU的輸出經(jīng)過由三極管BC557組成的驅(qū)動電路，接到光信號發(fā)射電路,經(jīng)HFBR1524轉(zhuǎn)換為光信號分別傳到火花和電弧的電源板，下位機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能是通過接收上位機(jī)指令來產(chǎn)生放電所需時序，并通過光纖將信號傳給火花電源板和電弧電源板；另外主控板接收霍爾電流傳感器檢測到的放電電流，進(jìn)行濾波處理后經(jīng)處理器進(jìn)行采集，并與設(shè)定的電流值比較以此改變電弧電源板調(diào)節(jié)信號的占空比從而穩(wěn)定電弧放電的電流。處理器通過接收到的數(shù)據(jù)計算出需要輸出信號的時序，并使用定時器定時控制各信號輸出端口的電平變化來產(chǎn)生所需時序。下位機(jī)控制系統(tǒng)通過光纖與火花電源、電弧電源連接，光纖的作用是傳遞下位機(jī)控制系統(tǒng)的控制信號。

3、火花電源電路包括電源電路、驅(qū)動電路、整流濾波電路、?全橋逆變電路、整流電路、高壓點火電路及濾波電感。電源電路接到驅(qū)動電路為驅(qū)動電路提供相互隔離的電源，驅(qū)動電路的輸出接到全橋逆變電路，作為全橋逆變電路的控制信號，主回路交流220V接到整流濾波電路，整流濾波電路的輸出接到全橋逆變電路，全橋逆變電路的輸出經(jīng)過整流電路接到高壓點火電路，再經(jīng)過限流電感，作為火花電源電路的輸出接到后續(xù)的高壓引燃電路。