电感耦合等离子质谱上位机软件开发与设计

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1、Ｉ巧聲柄觀苗圍硕±学位论文Ｉ圓电感稱合等离子质谱上位机软件开发与设计作者姓名方浩亮学校导师姓名、职祿刘雪芳副教巧？｜企业导师姓名、职赖吴升海研巧员＾ｉ串请学位类别工程硕古学校代码10701学号1301120410分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文电感耦合等离子质谱上位机软件开发与设计作者姓名：方浩亮领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：刘雪芳副教授企业导师姓名、职称：吴升海研究员学院：通信工程学院提交日期：2015年11月InductivelyCoupledPlasmaM

2、assSpectrometryUpperComputerSoftwareDevelopmentandDesignAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinCommunicationsandInformationSystemsByFangHaoliangSupervisor:LiuXuefangAssociateProfessorNovember2015西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校

3、严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加［＾标注和致谢中所罗列的内容＾？外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一切法律责任学位论文若有不实之处，本人承担。本人签名：次爲日期：７八广九＇户作西安电子科技大学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留和使用学

4、位论文的规定，目Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文，的复印件，允许查阅允许米用影、借阅论文；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容巨口、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论。文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学保密的学位论文在。＿年解密后适用本授权书本人签名；咎命导师签名：飞、方（：日期：日期Ｉ摘要摘要随着近代工业的发展，环境问题、食品安全问题和医药卫生等问题得到了人们的广泛关注，人们开始在意自己所处的环境和日常食品是否会给

5、身体带来危害，因此需要清楚地知道自己所处的环境，食用的食品以及水质中都含有什么物质以及这些物质的含量是否超标。由于这些问题亟待解决，最近十几年来元素分析技术得到了快速的发展。如今大多数公司使用的元素分析技术是光谱和色谱技术，这些技术已经逐渐成熟并得到了很多分析仪器公司的广泛使用，由于光谱色谱检测待测元素和测量待测元素含量时阀值太高，最多只能检测到微克级别，而且需要的样品量比较大，对于核工业、水质重金属和地质中某些极为稀有元素的含量的检测显然已经不能满足要求。ICP-MS（电感耦合等离子质谱）测量元素含量时检测的阀值很低，能够达到纳克级别，而且灵敏度极好。

6、然而现在的市场上所用的ICP-MS技术在测量元素含量时对信号进行去噪处理采用的算法一般分为多点滑动平均法和差分法。多点滑动平均法对于周期性信号有效性较高，但是待处理数据中存在较大误差大的点或者错误的点，多点滑动平均法会将错误的值计算到平均值中，影响测量结果；差分法采用的阈值具有不稳健性，剔除粗大误差点的效果不可靠。为了解决上述问题，本文做了如下工作：第一，使用自适应去噪处理算法，有效的去除了信号中的粗大误差点；第二，使用形态学滤波算法和凸包算法对图谱进行平滑滤波和基线校正，有效的提取有用的信号；第三，使用最小二乘法进行谱图拟合，这样可以精确的测得元素的含

7、量。元素精准度的提高在核工业、地质稀有元素的检测等领域具有重大的意义。本文主要完成了ICP-MS上位机软件的开发。首先介绍了上位机系统设计方案。接着详细介绍了该上位机系统的设计过程和具体细节，包括如下几个模块：参数设置模块，完成上位机和下位机之间进行通信的必要的参数设置；通信模块，采用RS232通信，实现了上位机和下位机之间的通信；数据采集模块对下位机的数据进行采集并对采集的数据进行CRC校验；数据分析和处理模块，实现了从下位机采集的数据进行分析和去噪处理，进一步提高了元素含量测定的精准度；绘图模块使用最小二乘法进行数据拟合。然后通过固定宽度积分测量信号

8、强度，以此得到待测元素的含量。最后通过联机对软件进行测试，测量结果显示精准度能够