[發明專利]用于單道掃描ICP光譜儀的光柵驅動模塊及控制方法

在審

• 申請號: 201910941444.8
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110501328A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 李勝輝
• 申請（專利權）人: 江蘇天瑞儀器股份有限公司
• 主分類號: G01N21/73
• 分類號: G01N21/73;G01N21/01
• 代理公司: 32235 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉振龍<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種用于單道掃描ICP光譜儀的光柵驅動模塊及控制方法，包括固定殼體以及控制單元，在固定殼體內設置力矩電機，力矩電機上設置平面光柵以及圓光柵，在固定殼體上設置讀數頭；控制方法，S1、控制單元得到平面光柵的目標位置；S2、平面光柵將其實際位置發送至控制單元；S3、控制單元規劃出最優路徑；S4、控制單元啟動力矩電機并按照最優路徑轉動；S5、力矩電機停機。通過將原有的機械驅動替換為力矩電機的驅動，減少機械磨損從而影響轉動精度；而力矩電機本身的特點，能夠實現機器的快速響應及快速分析，提高ICP光譜儀的轉動精度，提升其使用壽命。

技術領域

本發明涉及ICP光譜儀制造技術領域，尤其是涉及一種用于單道掃描ICP光譜儀的光柵驅動模塊及控制方法。

背景技術

掃描型ICP發射光譜儀的光學系統有Ebert-Fastic和Czerny-Turner兩種，而多數平面光柵掃描型ICP發射光譜儀都采用Czerny-Turner光學系統。根據Czerny-Turner光學系統的原理，為了達到找尋分光后的分析譜線，必須使光柵角度作相應的精確變化。為了提高光柵旋轉臺轉動的精密度，常見的光柵旋轉臺轉動方式有兩種：螺紋螺桿傳動機構方式和蝸輪蝸桿驅動方式。雖然這兩種光柵驅動機構的定位精度都能達到儀器需求的不大于0.001nm，但是它們都屬于常規的機械傳動裝置，是犧牲轉動速度來達到轉動精度，而且長期使用還會受到機械磨損的影響，限制了儀器的分析速度，特別是分析元素過多的情況下。

為了提高儀器的分析速度，需要在保證光柵轉動定位精度的情況下，尋找一種新的能夠快速旋轉光柵的驅動機構，最好能夠不采用常規的機械傳動裝置，消除機械磨損的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠消除機械磨損并能快速響應的用于單道掃描ICP光譜儀的光柵驅動模塊及控制方法。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：一種用于單道掃描ICP光譜儀的光柵驅動模塊，包括固定殼體以及控制單元，在所述的固定殼體內設置力矩電機，所述的力矩電機上設置平面光柵以及圓光柵，在所述的固定殼體上設置與圓光柵配合的讀數頭，所述的力矩電機驅動平面光柵及圓光柵同步轉動；讀數頭讀取圓光柵轉動的角度反饋至控制單元，控制單元控制力矩電機的啟動與停止。

進一步具體的，所述的力矩電機采用無框力矩電機，所述的平面光柵與圓光柵均設置于無框力矩電機的轉子上，所述的無框力矩電機的定子固定于固定殼體上。

進一步具體的，所述的平面光柵通過光柵固定臺固定于無框力矩電機的轉子上。

進一步具體的，所述的固定殼體包括殼本體、設置于殼本體頂部上的法蘭蓋，在所述的法蘭蓋中部開設通孔，所述的光柵固定臺穿過通孔并與通孔之間形成間隙。

進一步具體的，所述的殼本體包括底部的大圓柱體、設置于大圓柱體上的小圓柱體以及設置于大圓柱體與小圓柱體內部的腔體，所述的無框力矩電機、平面光柵、圓光柵以及讀數頭設置腔體內，在所述的大圓柱體與小圓柱體之間形成臺階，在所述的臺階上設置固定孔，所述的固定孔通過螺栓連接到ICP光譜儀上。

進一步具體的，在所述的腔體內設置一環形槽，所述的無框力矩電機的定子卡設在環形槽內。

進一步具體的，所述的無框力矩電機的轉子呈環狀，在所述的轉子內側開始螺紋，在螺紋上設置固定件，所述的光柵固定臺固定于固定件頂端，所述的圓光柵固定于固定件的底端。

一種基于上述用于單道掃描ICP光譜儀的光柵驅動模塊的控制方法，

S1、外部指令輸入至控制單元，控制單元對相應指令進行分析，得到平面光柵的目標位置；

S2、平面光柵將其實際位置發送至控制單元；

S3、控制單元根據平面光柵的實際位置以及目標位置，規劃出力矩電機轉動的最優路徑；