基于DSP的表面解吸常压化学电离源调节装置控制系统设计

摘要

表面解吸常压化学电离（Desorption Atmospheric Pressure Chemical Ionization，DAPCI）技术是一种新兴的复杂基体样品直接电离技术，当代质谱(MS)分析测试领域具有独特的优势。实验证明，离子源、样品、质谱入口三者之间的相对空间位置对实验结果有着显著的直接影响。DAPCI源一般由放电针、毛细管和喷头组成，是与进样平台相互独立的个体。实验时，除了无法精确确定与样品和质谱采样锥的相对空间位置参数外，针对不同特性的样品，不同的实验应用，也需要如加热装置、位移平台等辅助装置，这极大地限制了DAPCI技术的发展及应用。针对上述问题，本文从离子源调节装置控制需求出发，设计了一套DAPCI源调节装置的控制系统。　　首先介绍了DAPCI离子源的工作原理、组成结构、特点及应用，阐述了放电针尖、样品及质谱入口间的相对空间位置关系对实验结果的影响；分析了现有DAPCI离子源调节装置的优缺点,引出了本文的控制对象，并详细描述了其机械结构。　　然后详细介绍了本文的研究对象所需要实现的控制功能，并列出相应的控制指标。按功能将系统划分为供电模块、主控模块、高压控制模块、温度控制模块、多维步进电机控制模块、监测模块及照明模块，并详细介绍了各模块的硬件设计，主要包括主控芯片的选择及其外围电路的设计和其他功能模块的选择；在此基础上，以CCS3.3集成开发环境为平台进行了相应的软件设计，主要包括各个外设接口的配置及相应中断程序的编写，以及针对温度控制的模糊控制算法设计和针对电机扫描控制的直线型加减速算法设计。　　最后详细介绍了基于LabVIEW的上位机控制界面设计，包括操作前面板设计和程序框图设计。在此基础上详细介绍了交互界面的使用说明，并给出了高压模块、温度模块和电机扫描功能的测试结果，并加以讨论。　　测试表明，整个系统各模块能够协调工作，控制简便，控制精度高，达到设计要求，实现了DAPCI源控制功能的集成化，方便了质谱仪器关键部件的小型化、模块化，为 DAPCI离子源的推广和应用提供了条件，也为其他离子源调节装置控制系统的设计打下基础。

目录

声明

1绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 DAPCI研究概述

1.3 多功能DAPCI源调节装置机械结构

1.4 论文研究内容与结构安排

2.1 系统总体设计

2.2 电源模块

2.3 主控系统

2.4 高压控制模块

2.5 温度控制模块

2.6 多维电机控制模块

2.7 监测模块

2.8 照明模块

2.9 电路PCB设计及实物

2.10 本章小结

3 DAPCI 源调节装置控制系统下位机软件设计

3.1 系统下位机软件需求分析

3.2 控制系统下位机软件设计

3.3 本章小结

4 基于LabVIEW的上位机软件设计

4.1 虚拟仪器及LabVIEW

4.2 基于 LabVIEW的DAPCI源调节控制系统上位机设计

4.3 交互界面使用说明

4.4 测试结果

4.5 本章小结

5 结论

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢