一种基于离子迁移谱的数据采集系统

技术领域

本发明属于检测技术技术领域，具体涉及一种基于离子迁移谱的数据 采集系统。

背景技术

离子迁移谱技术是从20世纪60年代末发展起来的一门检测技术，它 以离子迁移时间的差别来进行离子的分离定性，借助类似于色谱保留时间 的概念，起初被称为等离子体色谱。离子迁移谱具有灵敏度高、检测速度 快、功耗低、体积小、能适应大气压和室温工作环境等优点，现已广泛应 用于毒品、爆炸物、化学战剂以及环境污染物的快速检测中。合适的工作 温度、湿度和载气流速能有效地改善离子的产生率和利用率，在一定程度 上提高离子迁移谱仪分析准确性及效率，从而提高仪器检测灵敏度和选择 性。但当前大多数的离子迁移谱无法在离子迁移谱上单独实现精确定位控 制，因此存在操作不便，不易小型化等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于离子迁 移谱的数据采集系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现： 本发明提供了一种基于离子迁移谱的数据采集系统包括USB数据采集卡，stm32单片机以及PC上位机软件，其中，数据采集系统通过NI的高精度采集 设备来实时获取采集数据，同时通过与stm32单片机之间进行串口通讯来对 下位机进行环境控制以及必要参数获取，PC上位机软件通过所SB通道与所 述USB数据采集卡进行连接并同时提供供电，通过串口通信实时控制仪器参 数，根据温度参数对仪器实行安全性管控。

在本发明的一个实施例中，PC上位机软件基于.net平台由C#编写完成。

在本发明的一个实施例中,共有五种功能，包括：

(1)参数设置：通过串口连接对下位机以及采集卡相关仪器进行参数 设置；

(2)谱图模式：完成参数设置后即可开始通过数据采集卡来采集离子 迁移谱的谱图数据，并且可以通过保存功能来将数据保存到MySQL数据库 中；

(3)标准库模式：通过事先设置的标准物强度测量将其存入MySQL数 据库中，并且在该模式下可以通过修改数据来同步MySQL数据库中的数据；

(4)列表模式：通过对称零面积寻峰法来获取谱峰并根据峰面积计算 强度，同时根据标准库中的强度来识别当前的物质；

(5)历史记录：保存之前采集到的谱图信息以及物质检测信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

对比传统的离子迁移谱上位机软件，本发明更加灵活，通过数据库的 搭建使用使得谱图数据的获取以及存储都更加方便，并且也更适合科研人 员来进行分析，使数据库的安全性，灵活性与离子迁移谱结合起来，数据 保存更加安全，科研人员也更加方便查阅。在数据处理方面，选择了最适 合离子迁移谱的对称零面积寻峰法，使得数据分析更加准确。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明例的结构图。

图2是本发明中谱图采集的流程图。

图3是本发明中谱图处理的流程图。

图4是本发明中数据显示的流程图。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效， 以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种进行详细说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的 具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可 对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地 了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术 方案加以限制。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用 来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者 暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语 “包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使 得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……” 限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相 同要素。

实施例

图1显示了按照本发明所展示的数据采集系统与离子迁移谱仪的连接 方式。如图1所示整体由离子迁移谱仪基础组件，数据采集卡，单片机以 及PC上位机组成，数据采集卡通过USB连接线连接PC，同时也连接仪器来 实时获取数据，单片机连接仪器控制部分控件，另一端通过RS232转USB 端与PC连接。

如图2所示谱图采集包含以下步骤：

2.1参数设置：在参数设置系统中填写对应的控制参数或使用默认设置 来对控制采集卡和单片机部分，如果数值不合规定则无法输入需要重新输 入，设置完成后则可以执行步骤2.2；

2.2数据采集：打开谱图模式，点击开始，建立模拟通道，采集卡根 据步骤A的设置开始不断采集数据进行采样平均并写入缓存区

2.3保存：对缓存区数据进行读取，打开数据库连接，并按照谱图的标 准设置每1400个点为一组存入MySQL数据库中；

2.4停止采集并关闭：关闭数据库连接，暂停采集卡采集并关闭通道， 系统切断与单片机以及采集卡的连接，进入休眠状态。

如图3所示谱图处理包含以下步骤：

3.1参数设置：在参数设置系统中填写对应的控制参数或使用默认设置 来对控制采集卡和单片机部分，如果数值不合规定则无法输入需要重新输 入，设置完成后则可以执行步骤3.2；

3.2数据采集：打开谱图模式，点击开始，建立模拟通道，采集卡根据 步骤A的设置开始不断采集数据进行采样平均并写入缓存区；

3.3数据处理：系统读取到缓存区的数据根据预先设置好的算法，通过 高斯函数与数据的卷积来计算谱图数据的峰值，并根据峰值对应的峰面积 计算强度；

3.4数据对比：打开与数据库的连接，获取标准库的数据并存入缓冲区， 将步骤C的结果与缓冲区内的数据进行对比，误差在0.1之内，如存在则 显示结果为该物质，不存在则显示为未知物；

3.5保存结果：将步骤3.4的结果以及对应的数据存入数据库中作为使 用日志；

3.6停止采集并关闭：关闭数据库连接，暂停采集卡采集并关闭通道， 系统切断与单片机以及采集卡的连接，进入休眠状态。

如图4所示历史数据获取包含以下步骤：

4.1数据获取:连接数据库获取需要的数据，并将其存入缓存区；

4.2数据显示：上位机根据数据检索条件的不同，在缓存区进行筛选， 将结果转变为谱图数据并将结果显示。

4.3关闭：上位机关闭数据库连接，清空缓存区，关闭系统。

本发明相较于传统的离子迁移谱上位机软件，更加灵活，通过数据库 的搭建使用使得谱图数据的获取以及存储都更加方便，并且也更适合科研 人员来进行分析，使数据库的安全性，灵活性与离子迁移谱结合起来，数 据保存更加安全，科研人员也更加方便查阅。在数据处理方面，选择了最 适合离子迁移谱的对称零面积寻峰法，使得数据分析更加准确。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简 单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。