icp单道扫描光谱仪下位机的设计与研制

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1、爲聲姑衝Ｍ善圓硕±学位论文！９ＩＣＰ单道扫描光谱仪下位机的设计与研制＾作者姓名黄娜娜１＾学校导师姓名、职热王平副教授１ｍ企业导臟名、职祿别海研巧员申巧学位类别工程硕±５１西安电子科技大学学位论文独创隹（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和化良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导Ｋ进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢中所罗列的内容Ｗ外，论义中不包含其他人凸经发表或撰写过的研巧成巧：也不包含－为获得西

2、安电子科技大学或其它教育机构的学位或证巧而使用过的材料－。巧我间工作的同事对本研究所做的化何巧献均已在论文中作ｒ明确的说明并巧示了谢意。一学位论义巧待不实之处，本人承扭切法律责巧。／本人签名：夺Ｋ＾、风ｈ日期：ｊ西安电子科技大学关于论文使用授权的说明：本人完全了解西安电子科技大学有关保巧和使用学位论文的规定，即研宛生么校攻读学位期间论文工作的知识产权属于則‘安电子科技人学。学校符权保巧送交论义＇，允许查阅、借阅论文，的隻印件；学校义公布论文的全部或部分内待允许采用影

3、印、缩印或巧它复制手段保存论文。同时本人保证，纳合学位论文研光成巧完成的论义、发明专利等成果，署名单位为叫电子学。安科技乂解。的学位论文在后适用保密＾年宵本授权书：脚ｖ：人签名导签＾＾本师｜鸿Ｉ：：日日期期学校代码10701学号1301120401分类号TN49密级公开西安电子科技大学硕士学位论文ICP单道扫描光谱仪下位机的设计与研制作者姓名：黄娜娜领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：王平副教授企业导师姓名、职称：吴升海研究员学院：通信工程学院提交

4、日期：2015年11月ResearchforthelowercomputerofICPSingle-ChannelScanningSpectrometerAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByHuangNanaSupervisor:WangPingAssociateProfess

5、orWuShenghaiResearchFellowNovember2015摘要摘要随着光谱分析技术的迅速发展，人们对于原子发射光谱仪的需求不断增加。其中，基于光栅分光原理的电感耦合等离子体（InductivelyCoupledPlasm，ICP）单道扫描型原子发射光谱仪因其具有定性分析、可任意选择谱线等优点受到了大家的广泛关注。但该技术长期被某些国家垄断，价格和维护费用昂贵，为了方便国内用户，急需开展这方面的研究工作。论文主要对ICP单道扫描型光谱仪下位机硬件电路和固件进行了设计，并进行了设备研制。同时

6、研究中还建立了光谱干扰分析模型，计算了波长定位系数，具体如下：1）下位机主要硬件电路模块设计。模块中设计了由低噪声单运算放大器、负高压与增益值联合控制的增益结构和伏频（VoltageandFrequency，VF）转换芯片构成的光电检测系统，实现了对光信号的采集、转换和放大；设计了由质量流量控制器（MassFlowController，MFC）和模数（AnalogandData，AD）转换芯片构成的气路控制系统，实现了对等离子气、载气、辅气的精确控制且响应速度快，流量稳定，确保了等离子体的稳定工作；设计了

7、由现场可编程门阵列（Field-ProgrammableGateArray，FPGA）控制芯片和通信网络接口芯片构成控制与通信系统，实现了对整个系统的控制且通信系统稳定、可靠、抗干扰能力强。2）下位机的固件整体架构设计。架构中基于FPGA设计了上位机的通信模块，实现了仪器的相关控制及数据传输；设计了波长电机控制模块，实现了寻零极、寻峰、定位测量和自动衰减等功能；设计了AD、DA的驱动模块，实现了高压、增益设置及辅气、等离子气、载气等仪器状态的监控等功能。固件部分的设计为光谱仪测量的准确性与稳定性提供了保障

8、。3）建立了光谱干扰分析模型，计算了波长定位系数，进一步提高了光谱仪的光谱分析性能和波长定位精度。4）进行了光谱仪下位机性能测试。主要负责完成光谱仪下位机的硬件与固件测试、波长定位重复性测试和检出限测试。结果表明，光谱仪的各项指标均已达到国家指定标准，部分元素的测定结果甚至远超国家标准，更具有分析速度快、多元素同时分析、检出限低、线性动态范围宽、分析成本低等突出优点。论文研究成果对推进我国独立自主开发ICP单道扫描光谱仪技术具