基於全數字控制激發光源的光譜儀的製作方法
2023-11-10 03:50:27
基於全數字控制激發光源的光譜儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基於全數字控制激發光源的光譜儀，包括DSP數位訊號控制器、柵極驅動光耦合器、達林頓管、升壓變壓器、電壓電流信號採集裝置、光信號發射器、光信號接收器；DSP數位訊號控制器，用於控制激發光源的啟動、停止及激發參數，並輸出引弧脈衝信號和主脈衝信號；柵極驅動光耦合器，用於對DSP數位訊號控制器輸出的引弧脈衝信號和主脈衝信號進行光電隔離；達林頓管，用於放大柵極驅動光耦合器輸出的電流信號，並驅動晶閘管導通；升壓變壓器，用於將電路中的低壓電流轉變為高壓電流；電壓電流信號採集裝置，用於在主脈衝電流放電時，將採集到的電壓及電流轉換為數位訊號。利用本實用新型，能夠解決電路工作穩定性差的問題。
【專利說明】
基於全數字控制激發光源的光譜儀
技術領域
[0001]本實用新型涉及原子發射光譜檢測儀器技術領域，更為具體地，涉及一種基於全數字控制激發光源的光譜儀。
【背景技術】
[0002]原子發射光譜儀是光機電與計算機相結合的高科技分析儀器，廣泛應用於物理、化學以及金屬冶煉行業的分析儀器。其目的是利用電火花光源對元素髮射的特徵譜線強度來檢測該元素的含量。
[0003]目前，國內報導的原子發射光譜儀，使用的激發光源主要採用高能預燃激發電路，高能預燃激發光源電路屬模擬電路，由於受電子元器件溫漂的影響，在單周期中，脈衝畸變嚴重，脈衝頻率和脈衝寬度變化較大，電路工作穩定性差，電火花光源的放電量很難保持一致，導致電火花光源穩定性較差，造成儀器分析結果不穩定，穩定性及重現性較差，開機後，要預熱穩定較長時間才能投入使用。另外，當分析不同基體材料的合金時，選用不同的分析程序，國內的光譜儀採用儀器發出的控制信號通過改變繼電器的接觸或斷開來調整激發電路的脈衝時間參數來改變激發參數，光源參數的切換相對困難，靈活性較差。
[0004]因此，為了解決上述問題，本實用新型提出了基於全數字控制激發光源的光譜儀。
【實用新型內容】
[0005]鑑於上述問題，本實用新型的目的是提供一種基於全數字控制激發光源的光譜儀，以解決電路工作穩定性差的問題。
[0006]本實用新型提供一種基於全數字控制激發光源的光譜儀，包括DSP數位訊號控制器、柵極驅動光耦合器、達林頓管、升壓變壓器、電壓電流信號採集裝置、光信號發射器、光信號接收器;其中，
[0007]DSP數位訊號控制器，用於控制激發光源的啟動、停止及激發參數，並輸出引弧脈衝信號和主脈衝信號；
[0008]柵極驅動光耦合器，用於對DSP數位訊號控制器輸出的引弧脈衝信號和主脈衝信號進行光電隔離；
[0009]達林頓管，用於放大柵極驅動光耦合器輸出的電流信號，並驅動晶閘管導通；
[0010]升壓變壓器，用於將電路中的低壓電流升壓為高壓電流；
[0011]電壓電流信號採集裝置，用於在主脈衝電流放電時，將採集到的電壓及電流轉換為數位訊號；
[0012]光信號發射器，用於將數位訊號轉換為光信號，並將光信號傳輸到光信號接收器；
[0013]光信號接收器，用於接收光信號發射器傳輸的光信號，並將光信號轉變為數位訊號，反饋給DSP數位訊號控制器。
[0014]此外，優選的結構是，基於全數字控制激發光源的光譜儀還包括:超快速二極體、分析間隙、M0S場效應電晶體、晶閘管以及電流互感器;其中，
[0015]所述超快速二極體，用於連通電極；
[0016]所述MOS場效應電晶體，用於連通所述超快速二極體；
[0017]所述晶閘管，用於連通所述升壓變壓器。
[0018]此外，優選的結構是，激發光源的引弧電壓的最大峰值為12Kv;激發光源的激發電流的最大峰值為150A ；激發光源的重複頻率為I OOHz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz。
[0019]從上面的技術方案可知，本實用新型提供的基於全數字控制激發光源的光譜儀，採用全數字控制的激發光源，輸出的電壓和電流穩定，由於是數位訊號控制，不是模擬信號控制，所以不受溫度影響，單脈衝放電能量一致，光源穩定。其次，採用高穩定性的全數字控制激發光源技術，當分析不同基體材料的合金時，選用不同的分析程序，儀器發出的控制信號通過數字電路自動調整激發參數，以適應不同材料的分析要求，因此，全數字控制更可
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【附圖說明】
[0020]通過參考以下結合附圖的說明及權利要求書的內容，並且隨著對本實用新型的更全面理解，本實用新型的其它目的及結果將更加明白及易於理解。在附圖中:
[0021]圖1為根據本實用新型實施例的基於全數字控制激發光源的光譜儀的電路原理圖。
[0022]其中的附圖標記包括:晶閘管1、升壓變壓器2、分析樣品3、激發臺4、分析間隙5、電極6、MOS場效應電晶體7。
[0023 ]在所有附圖中相同的標號指示相似或相應的特徵或功能。
【具體實施方式】
[0024]在下面的描述中，出於說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節的情況下實現這些實施例。
[0025]以下將結合附圖對本實用新型的具體實施例進行詳細描述。
[0026]本實用新型提供的基於全數字控制激發光源的光譜儀包括:DSP數位訊號控制器、柵極驅動光耦合器、達林頓管、升壓變壓器、電壓電流信號採集裝置、光信號發射器、光信號接收器、超快速二極體、分析間隙、MOS場效應電晶體、晶閘管以及電流互感器。
[0027]其中，DSP數位訊號控制器，用於控制激發光源的啟動、停止及激發參數，並輸出引弧脈衝信號和主脈衝信號。
[0028]柵極驅動光耦合器，用於對DSP數位訊號控制器輸出的引弧脈衝信號和主脈衝信號進行光電隔離。
[0029]達林頓管，用於放大柵極驅動光耦合器輸出的電流信號，並驅動晶閘管導通。
[0030]升壓變壓器，用於將電路中的低壓電流轉變為高壓電流。
[0031]電壓電流信號採集裝置，用於在主脈衝放電時，將採集到的電壓信號及電流信號轉換為數位訊號。
[0032]光信號發射器，用於將數位訊號轉換為光信號並將光信號發射出去。
[0033]光信號接收器，用於接收光信號發射器傳輸的光信號，並將光信號轉換為數位訊號反饋給DSP數位訊號控制器。
[0034]本實用新型提供的基於全數字控制激發光源的光譜儀，採用高穩定性的全數字控制激發光源技術，內部電路全採用固態電路，由於是數字控制，受電子元器件溫漂的影響較小，在單周期中，脈衝無畸變，電路工作穩定性強，電火花光源的放電量保持一致，電火花光源穩定性較好，儀器的穩定性及重現性較好，開機後，預熱穩定較短時間就可投入使用。
[0035]在本實用新型的一個具體的實施例中，基於全數字控制激發光源的光譜儀的具體工作過程為:光源的主脈衝和引弧脈衝都採用DSP數字控制技術，在一個火花周期內，DSP數字控制器先輸出引弧脈衝，將分析間隙擊穿，接著輸出主脈衝，並對主脈衝的輸出電壓及電流實時採集，並轉換成數位訊號，再將此數位訊號反饋到DSP數字控制器，調整主脈衝開關管和引弧脈衝開關管的開關頻率和導通時間來調整主脈衝的頻率和脈衝寬度，保證主脈衝輸出的電壓和電流穩定。其中，激發光源的引弧電壓的最大峰值為12Kv;激發光源的激發電流的最大峰值為150A ；激發光源的重複頻率為I OOHz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz。
[0036]為了進一步說明基於全數字控制激發光源的光譜儀，圖1示出了根據本實用新型實施例的基於全數字控制激發光源的光譜儀的電路原理。
[0037]如圖1所示，DSP數字控制器110對光源啟動、停止及激發參數進行控制，並且輸出的控制信號主要有引弧脈衝信號、主脈衝信號。其中，引弧脈衝信號輸出到第一柵極驅動光耦合器120，經過光電隔離後給達林頓高電平，達林頓管140輸出驅動晶閘管I導通，直流大電流輸出到升壓變壓器2初級，在次級輸出高壓電，高壓電流經過超快速二極體去擊穿分析間隙5。然後，DSP數字控制器110立即輸出主脈衝信號到第二柵極驅動光耦合器130，經過電阻R3後去驅動MOS場效應電晶體7，主脈衝電流經過超快速二極體後到達電極6，在分析間隙5放電產生電火花，電火花激發放在激發臺4上的分析樣品3，使分析樣品3金屬表面的元素原子發射出特徵譜線。其中，主脈衝放電時的電壓及電流經電壓電流信號採集裝置150採集後轉換為數位訊號，發射器160將數位訊號轉換為光信號，並將光信號經光導纖維傳送到DSP數字控制電路板的光信號接收器170上，將光信號轉換為數位訊號並將此數位訊號反饋至IJDSP數字控制器110，調整主脈衝開關管和引弧脈衝開關管的開關頻率和導通時間來調整主脈衝的頻率和脈衝寬度，保證主脈衝輸出的電壓和電流穩定。
[0038]通過上述實施方式可以看出，本實用新型提供的基於全數字控制激發光源的光譜儀，採用全數字控制的激發光源，採用的是高壓擊穿和低壓放電的方式輸出穩定的電壓和電流，由於是數位訊號控制，不是模擬信號控制，所以不受溫度影響，單脈衝放電能量一致，光源穩定。其次，採用高穩定性的全數字控制激發光源技術，當分析不同基體材料的合金時，選用不同的分析程序，儀器發出的控制信號通過數字電路自動調整激發參數，以適應不同材料的分析要求，因此，採用全數字控制的光源更可靠。
[0039]如上參照附圖以示例的方式描述了根據本實用新型提出的基於全數字控制激發光源的光譜儀。但是，本領域技術人員應當理解，對於上述本實用新型所提出的基於全數字控制激發光源的光譜儀，還可以在不脫離本【實用新型內容】的基礎上做出各種改進。因此，本實用新型的保護範圍應當由所附的權利要求書的內容確定。
【主權項】
1.一種基於全數字控制激發光源的光譜儀，其特徵在於，包括DSP數位訊號控制器、柵極驅動光耦合器、達林頓管、升壓變壓器、電壓電流信號採集裝置、光信號發射器、光信號接收器;其中， 所述DSP數位訊號控制器，用於控制激發光源的啟動、停止及激發參數，並輸出引弧脈衝信號和主脈衝信號； 所述柵極驅動光耦合器，用於對所述DSP數位訊號控制器輸出的引弧脈衝信號和主脈衝信號進行光電隔離； 所述達林頓管，用於放大所述柵極驅動光耦合器輸出的電流信號，並驅動晶閘管導通； 所述升壓變壓器，用於將電路中的低壓電流轉變為高壓電流； 所述電壓電流信號採集裝置，用於在所述主脈衝電流放電時，將採集到的電壓及電流轉換為數位訊號； 所述光信號發射器，用於將所述數位訊號轉換為光信號，並將所述光信號傳輸到光信號接收器； 所述光信號接收器，用於接收所述光信號發射器傳輸的光信號，並將光信號轉換為數位訊號，反饋給所述DSP數位訊號控制器。2.如權利要求1所述的基於全數字控制激發光源的光譜儀，其特徵在於， 所述激發光源還包括:超快速二極體、分析間隙、MOS場效應電晶體、晶閘管以及電流互感器;其中， 所述超快速二極體，用於連通電極； 所述MOS場效應電晶體，用於連通所述超快速二極體； 所述晶閘管，用於連通所述升壓變壓器。3.如權利要求1所述的基於全數字控制激發光源的光譜儀，其特徵在於， 所述激發光源的引弧電壓的最大峰值為12Kv; 所述激發光源的激發電流的最大峰值為150A; 所述激發光源的重複頻率為10Hz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz。
【文檔編號】G01N21/63GK205691500SQ201620483111
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月25日 公開號201620483111.7, CN 201620483111, CN 205691500 U, CN 205691500U, CN-U-205691500, CN201620483111, CN201620483111.7, CN205691500 U, CN205691500U
【發明人】王先國, 姚立忠, 李太福, 唐德東, 田應甫, 楊永龍, 孫小媛, 李清玲, 張恆健
【申請人】重慶科瑞分析儀器有限公司, 重慶科技學院