本文關(guān)鍵詞：電感耦合等離子質(zhì)譜上位機(jī)軟件開發(fā)與設(shè)計

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【摘要】：隨著近代工業(yè)的發(fā)展,環(huán)境問題、食品安全問題和醫(yī)藥衛(wèi)生等問題得到了人們的廣泛關(guān)注,人們開始在意自己所處的環(huán)境和日常食品是否會給身體帶來危害,因此需要清楚地知道自己所處的環(huán)境,食用的食品以及水質(zhì)中都含有什么物質(zhì)以及這些物質(zhì)的含量是否超標(biāo)。由于這些問題亟待解決,最近十幾年來元素分析技術(shù)得到了快速的發(fā)展。如今大多數(shù)公司使用的元素分析技術(shù)是光譜和色譜技術(shù),這些技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟并得到了很多分析儀器公司的廣泛使用,由于光譜色譜檢測待測元素和測量待測元素含量時閥值太高,最多只能檢測到微克級別,而且需要的樣品量比較大,對于核工業(yè)、水質(zhì)重金屬和地質(zhì)中某些極為稀有元素的含量的檢測顯然已經(jīng)不能滿足要求。ICP-MS(電感耦合等離子質(zhì)譜)測量元素含量時檢測的閥值很低,能夠達(dá)到納克級別,而且靈敏度極好。然而現(xiàn)在的市場上所用的ICP-MS技術(shù)在測量元素含量時對信號進(jìn)行去噪處理采用的算法一般分為多點滑動平均法和差分法。多點滑動平均法對于周期性信號有效性較高,但是待處理數(shù)據(jù)中存在較大誤差大的點或者錯誤的點,多點滑動平均法會將錯誤的值計算到平均值中,影響測量結(jié)果;差分法采用的閾值具有不穩(wěn)健性,剔除粗大誤差點的效果不可靠。為了解決上述問題,本文做了如下工作:第一,使用自適應(yīng)去噪處理算法,有效的去除了信號中的粗大誤差點;第二,使用形態(tài)學(xué)濾波算法和凸包算法對圖譜進(jìn)行平滑濾波和基線校正,有效的提取有用的信號;第三,使用最小二乘法進(jìn)行譜圖擬合,這樣可以精確的測得元素的含量。元素精準(zhǔn)度的提高在核工業(yè)、地質(zhì)稀有元素的檢測等領(lǐng)域具有重大的意義。本文主要完成了ICP-MS上位機(jī)軟件的開發(fā)。首先介紹了上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計方案。接著詳細(xì)介紹了該上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計過程和具體細(xì)節(jié),包括如下幾個模塊:參數(shù)設(shè)置模塊,完成上位機(jī)和下位機(jī)之間進(jìn)行通信的必要的參數(shù)設(shè)置;通信模塊,采用RS232通信,實現(xiàn)了上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信;數(shù)據(jù)采集模塊對下位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗;數(shù)據(jù)分析和處理模塊,實現(xiàn)了從下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和去噪處理,進(jìn)一步提高了元素含量測定的精準(zhǔn)度;繪圖模塊使用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合。然后通過固定寬度積分測量信號強(qiáng)度,以此得到待測元素的含量。最后通過聯(lián)機(jī)對軟件進(jìn)行測試,測量結(jié)果顯示精準(zhǔn)度能夠達(dá)到99.9%以上,明顯好于目前市場上分析儀器99.3%的精準(zhǔn)度,達(dá)到了對元素測量的要求,而且軟件運(yùn)行良好、穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：ICP-MS 元素分析 串口通信 數(shù)據(jù)處理
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH843
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-19
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 ICP-MS發(fā)展歷史及現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文的各章節(jié)內(nèi)容18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 ICP-MS上位機(jī)軟件總體方案設(shè)計19-25
• 2.1 原理和框架19-20
• 2.2 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集卡工作原理20-21
• 2.3 上位機(jī)總方案21-23
• 2.3.1 開發(fā)環(huán)境的選擇21
• 2.3.2 數(shù)據(jù)收發(fā)的實現(xiàn)21-22
• 2.3.3 數(shù)據(jù)提取22
• 2.3.4 數(shù)據(jù)曲線的繪制22
• 2.3.5 信號大小的計算22-23
• 2.4 重難點分析23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第三章 ICP-MS上位機(jī)軟件的具體設(shè)計及實現(xiàn)25-43
• 3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件流程圖25
• 3.2 上位機(jī)系統(tǒng)的通信模塊25-29
• 3.2.1 串口控件的選擇25-26
• 3.2.2 串口的設(shè)置26-28
• 3.2.3 串口的打開關(guān)閉和數(shù)據(jù)的選擇28-29
• 3.3 數(shù)據(jù)的CRC校驗及分析29-30
• 3.3.1 數(shù)據(jù)的CRC校驗29
• 3.3.2 數(shù)據(jù)的分析29-30
• 3.4 數(shù)據(jù)的處理30-35
• 3.4.1 自適應(yīng)去噪處理30-31
• 3.4.2 平滑濾波算法31-33
• 3.4.3 基線處理算法33-35
• 3.5 譜圖解析模塊35-39
• 3.6 譜圖繪制模塊39-41
• 3.7 信號強(qiáng)度測量模塊41
• 3.8 本章小結(jié)41-43
• 第四章 ICP-MS上位機(jī)系統(tǒng)軟件測試及打包安裝43-55
• 4.1 軟件性能43
• 4.2 軟件測試43-47
• 4.3 Windows Installer介紹47
• 4.4 創(chuàng)建Windows安裝項目47-48
• 4.5 制作Windows安裝程序48-51
• 4.5.1 添加項目輸出文件49-50
• 4.5.2 創(chuàng)建快捷方式50-51
• 4.6 添加注冊表項51-52
• 4.7 生成Windows安裝程序52-53
• 4.8 本章小結(jié)53-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 總結(jié)55
• 5.2 展望55-57
• 附錄57-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 致謝65-66
• 作者簡介66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 向紅軍;雷彬;;PC與便攜式儀表的串行通訊及數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2007年01期

2 費春國,白瑞祥;用VB6.0實現(xiàn)兩機(jī)串口通訊及CRC16校驗[J];天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2002年04期

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本文編號：1065541