多通道数字化离子阱质谱仪测控系统研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文多通道数字化离子阱质谱仪测控系统研究硕士研究生:潘海宁学号:1120359011导师:赵春宇副教授申请学位:工学硕士学科:仪器科学与技术所在单位:电子信息与电气工程学院答辩日期:2015年1月授予学位单位:上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterResearchofMeasurementandControlSysteminMultiplexedDigitalIonTrapMassSpectrometerCandida

2、te：PanHainingStudentID:1120359011Supervisor：AssociateProfessorZhaoChunyuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologySchoolofElectronic,InformationAffiliation：andElectricalEngineeringDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：Shan

3、ghaiJiaoTongUniversity上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《多通道数字化离子阱质谱仪测控系统研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：年}月4日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的

4、复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密Q"。(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名：I射指导教师签名:日期：年

5、月25日日期年<月几日上海交通大学硕士学位论文多通道数字化离子阱质谱仪测控系统研究摘要质谱仪是一种应用于物质分析、成分鉴定的高灵敏度分析仪器，在制药、食品安全、边防安检、航天技术等热点领域内得到广泛应用。随着中国经济的快速发展和行业科技水平的提高，很多领域

6、对于质谱仪分析效率的要求已超过国内现有质谱仪所能达到的性能，因此，高通量的质谱仪成为当今质谱仪的主要发展方向。为实现多通道数字化离子阱质谱仪中多个质量分析通道的同时运行，提高质谱仪的质量分析效率，本文设计了一套基于ARM11微处理器S3C6410的测控系统通信控制主板。质谱仪对传输速率的要求较高，而高速数据传输会导致数据误码率的提升，本文对高速通信下的硬件稳定性与差错控制方法进行了研究，从硬件和软件两方面提出高速通信下系统可靠性的改善措施，以降低误码率。通过对高速网络信号完整性问题的仿真与分析，确定电路板层参数与高速信号反射、串扰、延迟现象之间的定量关

7、系，提出并制作了一个支持多通道数字化离子阱、同时具有较高电路稳定性的嵌入式硬件系统。设计了嵌入式系统中总线通信与液晶屏显示的硬件驱动程序，完成测控系统中通信控制主板与信号发生模块、直流输出模块、数据采集模块间的数据传输，以及与计算机间的网络通信。针对测控系统高速数据通信中的数据流偏移和数据跳变问题，提出一种软件层面的差错控制方法。分析了不同循环冗余校验码在测控系统应用环境下的检错性能，选择最优生成多项式用以实现差错控制中的检错环节。设计了一种基于循环冗余校验码的查表式纠错方法，用以实现差错控制中的前向纠错，并对该方法的纠错性能进行了分析，证明该方法可在

8、避免引入附加纠错码的情况下可有效提高通讯可靠性。第I页上海交通大学硕士学位论文本文实现的多通道数字化离子阱质谱仪测控系统通信控制主板，具备较高的电路稳定性，在数据通信过程中能够有效降低误码率，提高传输可靠性，可用于多通道数字化离子阱质谱仪的研发与集成。关键词：质谱仪，多路离子阱，信号完整性，CRC纠错第II页上海交通大学硕士学位论文DesignofMeasurementandControlSysteminMultiplexedDigitalIonTrapMassSpectrometerABSTRACTThemassspectrometerisakind

9、ofanalysisinstrumentswithhighsensitivitywhenitr