基于全数字控制激发光源的光谱仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于全数字控制激发光源的光谱仪，包括DSP数字信号控制器、栅极驱动光耦合器、达林顿管、升压变压器、电压电流信号采集装置、光信号发射器、光信号接收器；DSP数字信号控制器，用于控制激发光源的启动、停止及激发参数，并输出引弧脉冲信号和主脉冲信号；栅极驱动光耦合器，用于对DSP数字信号控制器输出的引弧脉冲信号和主脉冲信号进行光电隔离；达林顿管，用于放大栅极驱动光耦合器输出的电流信号，并驱动晶闸管导通；升压变压器，用于将电路中的低压电流转变为高压电流；电压电流信号采集装置，用于在主脉冲电流放电时，将采集到的电压及电流转换为数字信号。利用本实用新型，能够解决电路工作稳定性差的问题。
【专利说明】
基于全数字控制激发光源的光谱仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及原子发射光谱检测仪器技术领域，更为具体地，涉及一种基于全数字控制激发光源的光谱仪。
【背景技术】
[0002]原子发射光谱仪是光机电与计算机相结合的高科技分析仪器，广泛应用于物理、化学以及金属冶炼行业的分析仪器。其目的是利用电火花光源对元素发射的特征谱线强度来检测该元素的含量。
[0003]目前，国内报道的原子发射光谱仪，使用的激发光源主要采用高能预燃激发电路，高能预燃激发光源电路属模拟电路，由于受电子元器件温漂的影响，在单周期中，脉冲畸变严重，脉冲频率和脉冲宽度变化较大，电路工作稳定性差，电火花光源的放电量很难保持一致，导致电火花光源稳定性较差，造成仪器分析结果不稳定，稳定性及重现性较差，开机后，要预热稳定较长时间才能投入使用。另外，当分析不同基体材料的合金时，选用不同的分析程序，国内的光谱仪采用仪器发出的控制信号通过改变继电器的接触或断开来调整激发电路的脉冲时间参数来改变激发参数，光源参数的切换相对困难，灵活性较差。
[0004]因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了基于全数字控制激发光源的光谱仪。
【实用新型内容】
[0005]鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于全数字控制激发光源的光谱仪，以解决电路工作稳定性差的问题。
[0006]本实用新型提供一种基于全数字控制激发光源的光谱仪，包括DSP数字信号控制器、栅极驱动光耦合器、达林顿管、升压变压器、电压电流信号采集装置、光信号发射器、光信号接收器;其中，
[0007]DSP数字信号控制器，用于控制激发光源的启动、停止及激发参数，并输出引弧脉冲信号和主脉冲信号；
[0008]栅极驱动光耦合器，用于对DSP数字信号控制器输出的引弧脉冲信号和主脉冲信号进行光电隔离；
[0009]达林顿管，用于放大栅极驱动光耦合器输出的电流信号，并驱动晶闸管导通；
[0010]升压变压器，用于将电路中的低压电流升压为高压电流；
[0011]电压电流信号采集装置，用于在主脉冲电流放电时，将采集到的电压及电流转换为数字信号；
[0012]光信号发射器，用于将数字信号转换为光信号，并将光信号传输到光信号接收器；
[0013]光信号接收器，用于接收光信号发射器传输的光信号，并将光信号转变为数字信号，反馈给DSP数字信号控制器。
[0014]此外，优选的结构是，基于全数字控制激发光源的光谱仪还包括:超快速二极管、分析间隙、M0S场效应晶体管、晶闸管以及电流互感器;其中，
[0015]所述超快速二极管，用于连通电极；
[0016]所述MOS场效应晶体管，用于连通所述超快速二极管；
[0017]所述晶闸管，用于连通所述升压变压器。
[0018]此外，优选的结构是，激发光源的引弧电压的最大峰值为12Kv;激发光源的激发电流的最大峰值为150A ；激发光源的重复频率为I OOHz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz。
[0019]从上面的技术方案可知，本实用新型提供的基于全数字控制激发光源的光谱仪，采用全数字控制的激发光源，输出的电压和电流稳定，由于是数字信号控制，不是模拟信号控制，所以不受温度影响，单脉冲放电能量一致，光源稳定。其次，采用高稳定性的全数字控制激发光源技术，当分析不同基体材料的合金时，选用不同的分析程序，仪器发出的控制信号通过数字电路自动调整激发参数，以适应不同材料的分析要求，因此，全数字控制更可
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【附图说明】
[0020]通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:
[0021]图1为根据本实用新型实施例的基于全数字控制激发光源的光谱仪的电路原理图。
[0022]其中的附图标记包括:晶闸管1、升压变压器2、分析样品3、激发台4、分析间隙5、电极6、MOS场效应晶体管7。
[0023 ]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
【具体实施方式】
[0024]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
[0025]以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。
[0026]本实用新型提供的基于全数字控制激发光源的光谱仪包括:DSP数字信号控制器、栅极驱动光耦合器、达林顿管、升压变压器、电压电流信号采集装置、光信号发射器、光信号接收器、超快速二极管、分析间隙、MOS场效应晶体管、晶闸管以及电流互感器。
[0027]其中，DSP数字信号控制器，用于控制激发光源的启动、停止及激发参数，并输出引弧脉冲信号和主脉冲信号。
[0028]栅极驱动光耦合器，用于对DSP数字信号控制器输出的引弧脉冲信号和主脉冲信号进行光电隔离。
[0029]达林顿管，用于放大栅极驱动光耦合器输出的电流信号，并驱动晶闸管导通。
[0030]升压变压器，用于将电路中的低压电流转变为高压电流。
[0031]电压电流信号采集装置，用于在主脉冲放电时，将采集到的电压信号及电流信号转换为数字信号。
[0032]光信号发射器，用于将数字信号转换为光信号并将光信号发射出去。
[0033]光信号接收器，用于接收光信号发射器传输的光信号，并将光信号转换为数字信号反馈给DSP数字信号控制器。
[0034]本实用新型提供的基于全数字控制激发光源的光谱仪，采用高稳定性的全数字控制激发光源技术，内部电路全采用固态电路，由于是数字控制，受电子元器件温漂的影响较小，在单周期中，脉冲无畸变，电路工作稳定性强，电火花光源的放电量保持一致，电火花光源稳定性较好，仪器的稳定性及重现性较好，开机后，预热稳定较短时间就可投入使用。
[0035]在本实用新型的一个具体的实施例中，基于全数字控制激发光源的光谱仪的具体工作过程为:光源的主脉冲和引弧脉冲都采用DSP数字控制技术，在一个火花周期内，DSP数字控制器先输出引弧脉冲，将分析间隙击穿，接着输出主脉冲，并对主脉冲的输出电压及电流实时采集，并转换成数字信号，再将此数字信号反馈到DSP数字控制器，调整主脉冲开关管和引弧脉冲开关管的开关频率和导通时间来调整主脉冲的频率和脉冲宽度，保证主脉冲输出的电压和电流稳定。其中，激发光源的引弧电压的最大峰值为12Kv;激发光源的激发电流的最大峰值为150A ；激发光源的重复频率为I OOHz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz。
[0036]为了进一步说明基于全数字控制激发光源的光谱仪，图1示出了根据本实用新型实施例的基于全数字控制激发光源的光谱仪的电路原理。
[0037]如图1所示，DSP数字控制器110对光源启动、停止及激发参数进行控制，并且输出的控制信号主要有引弧脉冲信号、主脉冲信号。其中，引弧脉冲信号输出到第一栅极驱动光耦合器120，经过光电隔离后给达林顿高电平，达林顿管140输出驱动晶闸管I导通，直流大电流输出到升压变压器2初级，在次级输出高压电，高压电流经过超快速二极管去击穿分析间隙5。然后，DSP数字控制器110立即输出主脉冲信号到第二栅极驱动光耦合器130，经过电阻R3后去驱动MOS场效应晶体管7，主脉冲电流经过超快速二极管后到达电极6，在分析间隙5放电产生电火花，电火花激发放在激发台4上的分析样品3，使分析样品3金属表面的元素原子发射出特征谱线。其中，主脉冲放电时的电压及电流经电压电流信号采集装置150采集后转换为数字信号，发射器160将数字信号转换为光信号，并将光信号经光导纤维传送到DSP数字控制电路板的光信号接收器170上，将光信号转换为数字信号并将此数字信号反馈至IJDSP数字控制器110，调整主脉冲开关管和引弧脉冲开关管的开关频率和导通时间来调整主脉冲的频率和脉冲宽度，保证主脉冲输出的电压和电流稳定。
[0038]通过上述实施方式可以看出，本实用新型提供的基于全数字控制激发光源的光谱仪，采用全数字控制的激发光源，采用的是高压击穿和低压放电的方式输出稳定的电压和电流，由于是数字信号控制，不是模拟信号控制，所以不受温度影响，单脉冲放电能量一致，光源稳定。其次，采用高稳定性的全数字控制激发光源技术，当分析不同基体材料的合金时，选用不同的分析程序，仪器发出的控制信号通过数字电路自动调整激发参数，以适应不同材料的分析要求，因此，采用全数字控制的光源更可靠。
[0039]如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的基于全数字控制激发光源的光谱仪。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的基于全数字控制激发光源的光谱仪，还可以在不脱离本【实用新型内容】的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
【主权项】
1.一种基于全数字控制激发光源的光谱仪，其特征在于，包括DSP数字信号控制器、栅极驱动光耦合器、达林顿管、升压变压器、电压电流信号采集装置、光信号发射器、光信号接收器;其中， 所述DSP数字信号控制器，用于控制激发光源的启动、停止及激发参数，并输出引弧脉冲信号和主脉冲信号； 所述栅极驱动光耦合器，用于对所述DSP数字信号控制器输出的引弧脉冲信号和主脉冲信号进行光电隔离； 所述达林顿管，用于放大所述栅极驱动光耦合器输出的电流信号，并驱动晶闸管导通； 所述升压变压器，用于将电路中的低压电流转变为高压电流； 所述电压电流信号采集装置，用于在所述主脉冲电流放电时，将采集到的电压及电流转换为数字信号； 所述光信号发射器，用于将所述数字信号转换为光信号，并将所述光信号传输到光信号接收器； 所述光信号接收器，用于接收所述光信号发射器传输的光信号，并将光信号转换为数字信号，反馈给所述DSP数字信号控制器。2.如权利要求1所述的基于全数字控制激发光源的光谱仪，其特征在于， 所述激发光源还包括:超快速二极管、分析间隙、MOS场效应晶体管、晶闸管以及电流互感器;其中， 所述超快速二极管，用于连通电极； 所述MOS场效应晶体管，用于连通所述超快速二极管； 所述晶闸管，用于连通所述升压变压器。3.如权利要求1所述的基于全数字控制激发光源的光谱仪，其特征在于， 所述激发光源的引弧电压的最大峰值为12Kv; 所述激发光源的激发电流的最大峰值为150A; 所述激发光源的重复频率为10Hz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz。
【文档编号】G01N21/63GK205691500SQ201620483111
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月25日 公开号201620483111.7, CN 201620483111, CN 205691500 U, CN 205691500U, CN-U-205691500, CN201620483111, CN201620483111.7, CN205691500 U, CN205691500U
【发明人】王先国, 姚立忠, 李太福, 唐德东, 田应甫, 杨永龙, 孙小媛, 李清玲, 张恒健
【申请人】重庆科瑞分析仪器有限公司, 重庆科技学院