一种icp离子源自动点火控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及ICP离子源，尤其涉及一种ICP离子源自动点火控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，电感耦合等离子体原子发射光源ICP作为激发光源，被广泛应用于微量杂质元素的定量及定性分析。在对炬管内气体施加直流高压电弧、高频高功率交变磁场进行点火的过程中，火焰首先会出现剧烈跳跃的类电弧火焰，在气体气流稳定、好的阻抗匹配、稳定的射频功率的条件下，会变成较稳定的火炬形火焰，完成点火过程，进行阻抗自动匹配后，火焰变得更加稳定、明亮。但是，实际在点火的过程中，由于受到空气温湿度不佳、射频功率输出不稳定、气流流速不稳的影响，对炬管内气体施加直流高压电弧及高频磁场时，炬管内气体会出现由剧烈跳跃的电弧状态、火炬形火焰又回到剧烈跳跃的电弧状态的循环反复，直至最后完全点着、甚至很长时间都无法点着即点火失败的情况。
[0003]2014年3月中国公开的申请号为CN103630235 A的《一种ICP光源火焰状态监测装置及检测方法》，提出了一种使用图像识别来判断火焰是否点亮的方法，相较于以往用简单的红外温度传感器或者光强传感器，能够更准确检测瞬间火焰的状态。但在点火的过程中，会出现两种情况，一种情况是:炬管内气体在类电弧状态、火炬形火焰两种状态下循环反复多次即火焰多次闪烁后才完全点着，火焰在闪烁的过程中，使用简单的匹配算法检测火焰状态、或者用简单的延时判断火焰是否持续存在，以判断点火是否成功，会存在很大的误判几率。若产生误判，匹配器会自动进行阻抗的匹配，因为火焰闪烁的过程中阻抗变化很剧烈，所以此时进行匹配会使得预置的阻抗匹配点发生变化，自动点火失败。另一种情况是:如果环境温湿度不适宜、气流流速不稳、电源输出功率不稳、阻抗负载变化导致匹配预置点发生了变化，炬管内气体在类电弧状态、火炬形火焰两种状态下循环反复，无法成功点火，若电源设备一直持续施加高压电弧及高频电流磁场进行点火会对其造成巨大的负担，降低设备的工作寿命。
[0004]因此目前缺少一种ICP离子源自动点火控制方法，对是否点火成功进行有效的判断，以控制自动点火过程进行阻抗匹配；当无法正常点火时，对设备进行关断输出保护。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服当前ICP离子源中没有有效的自动点火控制方法，而提出一种高效的ICP离子源自动点火控制方法，用以解决现有ICP离子源在点火中存在的无法进行自动点火控制的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明采取的技术措施是:提出了一种ICP离子源自动点火控制方法，按如下步骤操作:
[0007]步骤一、通过计算机向阻抗匹配器内的电机发送到达适合点火的阻抗匹配预置点命令，延时3秒等待电机到达预置点；
[0008]步骤二、开高压直流打火器、开射频电源，产生火花电弧，进行点火；
[0009]步骤三、进入主循环程序，采集火焰状态，循环判断自动点火是否完成；
[0010]步骤四、退出主循环，自动点火过程结束，进行自动匹配或者关闭点火器及射频源。
[0011]所述的步骤三中进入主循环程序后，首先延时15毫秒采集火焰状态，若火焰检测状态标志均为真，则对“火焰点亮计数”加1，进入火焰点亮计数判断:若火焰点亮计数达到133，则判断ICP火焰已连续稳定达到2秒钟，自动点火完成，关闭打火器，打开阻抗匹配器的匹配功能，进行阻抗的自动匹配，自动点火完成，退出循环；若火焰点亮计数未达到133次，说明ICP火焰未连续稳定达到2秒钟，需要继续循环采集状态判断自动点火是否成功；若“火焰点亮计数”小于133，但达到12次以上，则将“火焰闪烁或熄灭计数”清零，让其重新计数，进入主循环计数加1，这样“火焰熄灭计数”只记录时间上连续的“火焰熄灭计数”；若“火焰点亮计数”未达到12次，则进入主循环计数加1，即开始下一轮循环。
[0012]所述的步骤三中进入主循环程序采集火焰状态时，若火焰检测状态标志为假，则对“火焰闪烁或熄灭计数”加1，若“火焰闪烁或熄灭计数”大于等于12，说明火焰当前状态不稳定，将“火焰点亮计数”清零，避免火焰不断闪烁产生的累加效应造成火焰状态的误判，进入主循环计数加1，即开始下一轮循环。
[0013]所述的步骤三中主循环最多循环1000次，超过1000次则认为此时ICP离子源状态不稳定，自动跳出循环，结束点火过程，关闭点火器及射频源，对点火器及射频源进行保护，并提醒用户检查气体流量、射频源的输出稳定性。
[0014]本发明的工作原理是:ICP离子源在点火的过程中，由于受到空气温湿度不佳、射频功率输出不稳定、气流流速不稳的影响，出现火焰闪烁。当ICP火焰持续稳定达到2秒以上时，认为点火成功，进行自动匹配，能使火焰更加稳定。“火焰点亮计数”只对时间上连续的点亮的火焰进行计数，“火焰闪烁或熄灭计数”只对时间上连续的火焰熄灭的时间进行计数。因此，当火焰由火炬形火焰变为剧烈跳跃的电弧状态时，需要对“火焰点亮计数”清零；当火焰由剧烈跳跃的电弧状态变为火炬形火焰时，需要对“火焰闪烁或熄灭计数”清零。
[0015]本发明的ICP离子源自动点火控制方法有益效果是:本发明提出了一种高效、便捷、低成本的ICP离子源自动点火控制方法，大大提高点火是否成功判断的准确率，特别在ICP离子源状态佳的情况下，最低2秒钟即可完成自动点火过程，节省时间，可用于ICP离子源的全自动点火控制。此外，在无法正常点火的情况下，本发明可对设备进行输出关断保护，延长设备的工作寿命。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的ICP离子源自动点火控制方法总体流程图。
[0017]图2为本发明的自动点火控制方法中主循环流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施不限于此。
[0019]实施例1:本发明的一种ICP离子源自动点火控制方法，操作步骤如图1、2所示:
[0020]步骤一、通过计算机向阻抗匹配器内的电机发送到达适合点火的阻抗匹配预置点命令，延时3秒等待电机到达预置点；
[0021]步骤二、开高压直流打火器、开射频电源，产生火花电弧，进行点火；
[0022]步骤三、进入主循环程序，采集火焰状态，循环判断自动点火是否完成；如图2所示。首先延时15毫秒采集火焰状态，若火焰检测状态标志均为真，则对“火焰点亮计数”加1，进入火焰点亮计数判断:若火焰点亮计数达到133，则判断ICP火焰已连续稳定达到2秒钟，火焰稳定，自动点火成功，退出主循环。若火焰点亮计数未达到133次，说明ICP火焰未连续稳定达到2秒钟，需要继续循环采集状态判断自动点火是否成功，若此时“火焰点亮计数”小于133，但达到12次以上，则将“火焰闪烁或熄灭计数”清零，让其重新计数，进入主循环计数加1，这样“火焰闪烁或熄灭计数”只记录时间上连续的“火焰闪烁或熄灭计数”；若“火焰点亮计数”未达到12次，则进入主循环计数加1，即开始下一轮循环。。
[0023]反之，若火焰检测状态标志为假，则对“火焰闪烁或熄灭计数”加1，若“火焰熄灭计数”大于等于12，说明火焰当前状态不稳定，将“火焰点亮计数”清零，避免火焰不断闪烁产生的累加效应造成火焰状态的误判，进入主循环计数加1，即开始下一轮循环。
[0024]当循环次数达到1000次(15秒钟)，则认为此时ICP离子源状态不稳定，自动点火失败，退出主循环。
[0025]步骤四、若自动点火成功，则关闭打火器，进行阻抗的自动匹配，稳定火焰。若自动点火失败，则关闭打火器及射频源，对点火器及射频源输出进行关断保护，并提醒用户检查气体流量、射频源的输出稳定性等。
【主权项】
1.一种ICP离子源自动点火控制方法，其特征在于，按如下步骤操作: 步骤一、通过计算机向阻抗匹配器内的电机发送到达适合点火的阻抗匹配预置点命令，延时3秒等待电机到达预置点； 步骤二、开高压直流打火器、开射频电源，产生火花电弧，进行点火； 步骤三、进入主循环程序，采集火焰状态，循环判断自动点火是否完成； 步骤四、退出主循环，自动点火过程结束，进行自动匹配或者关闭点火器及射频源。
2.根据权利要求1所述的ICP离子源自动点火控制方法，其特征在于:所述的步骤三中进入主循环程序后，首先延时15毫秒采集火焰状态，若火焰检测状态标志均为真，则对“火焰点亮计数”加1，进入火焰点亮计数判断:若火焰点亮计数达到133，则判断ICP火焰已连续稳定达到2秒钟，自动点火完成，关闭打火器，打开阻抗匹配器的匹配功能，进行阻抗的自动匹配，自动点火完成，退出循环；若火焰点亮计数未达到133次，说明ICP火焰未连续稳定达到2秒钟，需要继续循环采集状态判断自动点火是否成功；若“火焰点亮计数”小于133，但达到12次以上，则将“火焰闪烁或熄灭计数”清零，让其重新计数，进入主循环计数加1，这样“火焰熄灭计数”只记录时间上连续的“火焰熄灭计数”;若“火焰点亮计数”未达到12次，则进入主循环计数加1，即开始下一轮循环。
3.根据权利要求1所述的ICP离子源自动点火控制方法，其特征在于:所述的步骤三中进入主循环程序采集火焰状态时，若火焰检测状态标志为假，则对“火焰闪烁或熄灭计数”加1，若“火焰闪烁或熄灭计数”大于等于12，说明火焰当前状态不稳定，将“火焰点亮计数”清零，避免火焰不断闪烁产生的累加效应造成火焰状态的误判，进入主循环计数加1，即开始下一轮循环。
4.根据权利要求1所述的ICP离子源自动点火控制方法，其特征在于:所述的步骤三中主循环最多循环1000次，超过1000次则认为此时ICP离子源状态不稳定，自动跳出循环，结束点火过程，关闭点火器及射频源，对点火器及射频源进行保护，并提醒用户检查气体流量、射频源的输出稳定性。
【专利摘要】本发明涉及一种ICP离子源自动点火控制方法，包括四个步骤：步骤一、通过计算机向阻抗匹配器内的电机发送到达适合点火的阻抗匹配预置点命令，延时3秒等待电机到达预置点；步骤二、开高压直流打火器、开射频电源，产生火花电弧，进行点火；步骤三、进入主循环程序，采集火焰状态，循环判断自动点火是否完成；步骤四、退出主循环，自动点火过程结束，进行自动匹配或者关闭点火器、射频源。本发明的控制方法具有高效、准确率、便捷和低成本的优点，用于ICP离子源的全自动点火控制，可大大降低点火状态的误判率，同时能在无法正常点火的情况下对设备进行保护，延长设备的工作寿命。
【IPC分类】G05B19-04
【公开号】CN104597785
【申请号】CN201410748136
【发明人】张晶晶, 金星, 方健
【申请人】中国地质大学（武汉）
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月9日