气溶胶在线添加基质温度控制系统设计.pdf

《气溶胶在线添加基质温度控制系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2010证仪表技术与传感器2010第9期InstrumentTechniqueandSensorNo．9气溶胶在线添加基质温度控制系统设计陈永献，夏玮玮，顾学军，郑海洋，方黎(中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室，安徽合肥230031)摘要：为发展大气气溶胶基质辅助激光解吸附飞行时间质谱仪，研制了一套可用于调谐和控制气溶胶粒子在线添加基质蒸发／冷凝装置的温度测控系统。该系统以高性能的PIC16F877A单片机为控制核心，采用变速积分PID控制算法分别对加热池和冷凝管温度进行控制，单片机通

2、过串口与计算机通信，在计算机上可以设定和显示温度以及温度曲线。实验结果表明：加热池的温度控制精度达-4-0．3℃，冷凝管的温度控制精度达±0．1℃，满足了气溶胶在线添加基质对温度的要求。关键词：基质辅助；温度控制；PID控制；变速积分中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)09—0078—03DesignofTemperatureControlSystemforOnlineMatrixAdditionontoAerosolsCHENYong—xian，XIAWei

3、—wei，GUXuejun，ZHENGHai—yang，FANGLi(AnhuiInstituteofOptics&FineMechanics，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China)Abstract：Tocontrolthetemperatureofaerosolparticlessamplingdeviceaccurately，atemperaturecontrolsystemwasde—signed．Itusedhigh—performanceMC

4、UPIC16F877Aascontrolkerneltocontrolthetemperatureofheaterandcondensatorrespec。tivelywithPIDcontrolalgorithmofalterationinintegralrate．TheMCUcommunicatedwithPCviaserialport，thustemperaturecouldbesetandshowedonPC．Theexperimentalresultsshowthatthecontrolp

5、recisionsofheaterandcondensatorcomeupto±0．3cCand±0．1℃respectively．Keywords：matrix—assisted；temperaturecontrol；PIDcontrol；alterationinintegralrate0引言质溶液的热饱和蒸汽充分混合，再经冷凝管冷凝，在粒子出口为了发展大气气溶胶激光飞行时间质谱仪，研发了在线基就可以得到附着基质的气溶胶粒子。在此过程中，加热池和冷质添加装置，以满足对颗粒物中大分子化学组分测量的需

6、要。凝管的温度将影响基质是否能够附着到气溶胶粒子上以及附在线基质添加装置主要由蒸发／冷凝装置和温度调谐控制系统着量的多少。我们于是设计了一套温度控制系统分别对加热组成。该装置安装在气溶胶飞行时间质谱仪的入口，当气溶胶池和冷凝管的温度进行精确控制，以便研究不同温度时基质的粒子经过时，在一定的温度设置条件下，基质将有效地添加到附着情况。气溶胶粒子上J，其激光解吸附质谱将会包含质子转移过程，子出口获取母体分子的氢合离子，使得大分子的识别较为容易。这个过程中温度是一个十分重要的参数，我们需要对蒸发／冷凝装置

7、的温度进行精确控制。蒸发／冷凝装置主要由蒸发(加热)池和冷凝管组成，该系统分别对加热池和冷凝管进行温度控制，粒四氟乙烯连接使它们工作在设定的温度值。系统以PIC单片机为控制核心，通过串口与计算机通信，在计算机上可以设定和显示温度以及温度曲线。软件上采用变速积分PID控制算法，温度调节速度图1蒸发／冷凝装置图快，控制精度高。该温度控制系统以PICI6F877A单片机为控制核心，分别1系统结构与工作原理1对加热池和冷凝管的温度进行控制。系统采用Pc机作为上位蒸发／冷凝装置由加热池、热饱和管、冷凝管和温度

8、控制系机，用来实时显示单片机传来的温度信号和温度变化曲线，并统组成，其设计与冷凝核计数器(CondensationNucleusCount—进行温度的设定。单片机和Pc机之间通过串行通信完成数据ers)类似J。如图1所示，加热池和热饱和管连成一体，热饱和交换。系统结构框图如图2所示。管和冷凝管通过聚四氟乙烯连接以隔热。基质溶液盛放在加温度传感器测得信号送入单片机内部的ADC模块进行热池内，气溶胶粒子由粒子入口进入加热池，在热饱和管与基AD转换和处理得到温度值，将此实时