基于DSP的四極質(zhì)譜儀數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、質(zhì)譜分析技術(shù)在現(xiàn)代軍事、化工、醫(yī)學、環(huán)境、制造等許多科學研究和生產(chǎn)領(lǐng)域己發(fā)揮著十分重要的作用，但一直以來，質(zhì)譜分析技術(shù)都只在高端的科學研究領(lǐng)域應(yīng)用。如何讓質(zhì)譜技術(shù)走山實驗室，擴大和普及質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用范圍是近年來國際上從事質(zhì)譜學研究的科研人員們一直關(guān)注的一個前沿課題。大型質(zhì)譜設(shè)備小型化、便攜化成為質(zhì)譜儀今后發(fā)展的一個趨勢。隨著DSP技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，利用數(shù)字信號處理器替代傳統(tǒng)的 PC 機對質(zhì)譜儀器進行控制和數(shù)據(jù)處理成為質(zhì)譜設(shè)備數(shù)據(jù)處理

2、系統(tǒng)便攜化的解決方案之一。利用數(shù)字信號處理芯片替代 PC 機對質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行處理具有減小數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)體積、低成本、低能耗等優(yōu)點。本文詳細敘述了基于DSP的四極質(zhì)譜儀數(shù)據(jù)采集及處理硬件系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)、電路原理、制作技術(shù)和程序設(shè)計，并對諸如本底扣除、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)定標、峰位置計算等質(zhì)譜數(shù)據(jù)的處理和計算方法及這些處理和計算方法在DSP中的實現(xiàn)進行了深入地研究。 第一章首先概括了質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集及處理技術(shù)的發(fā)展概況，分析了質(zhì)譜設(shè)備在向便攜化方

3、向發(fā)展時存在的問題，闡明了在質(zhì)譜設(shè)備便攜化的課題研究中，采用的是DSP替代PC機執(zhí)行控制和處理數(shù)據(jù)任務(wù)的解決方案以及這一方案的諸多優(yōu)點。 第二章介紹了硬件電路設(shè)計中采用的是DSP+CPLD電路結(jié)構(gòu)以及使用這一結(jié)構(gòu)組合的優(yōu)點，介紹了SDSP-01數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的電路原理及制作技術(shù)，給出了硬件電路原理圖及電路中主要模塊的性能參數(shù)，闡述了電路設(shè)計中應(yīng)注意的問題，分析了電路出現(xiàn)噪聲和誤差的原因并提出了解決方案。 第三章介紹了

4、軟件設(shè)計方法、軟件流程和DSP bootload的實現(xiàn)。為提高程序執(zhí)行效率并避免數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理在時間上的沖突，提出了對程序進程的時間域和數(shù)據(jù)存儲的空間域進行合理配置的方法。提出了放大器增益的自動設(shè)置方法。 第四章在理論上研究了對質(zhì)譜數(shù)據(jù)的各種處理及計算方法，分析了四極質(zhì)譜儀質(zhì)譜信號的頻率范圍。闡述了平均濾波、平滑濾波的濾波原理和相干平均降低噪聲，提高信噪比的原理，在理論上分析了利用兩種數(shù)字濾波和相干平均算法對質(zhì)譜信號進行降噪