一种等离子体高度调整装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种等离子体高度调整装置及方法，该装置包括MPT模块、光纤探头、光学系统、摄像头、检测终端、控制板和排气模块，MPT模块为等离子体炬管；排气模块用于对等离子体炬管的腔室进行排气；光纤探头用于获取等离子体产生的光信号；光学系统与光纤探头连接，用于根据光纤探头传来的光信号生成光谱图；摄像头用于拍摄等离子体图像；检测终端用于通过控制板来控制排气模块的排气速度，根据光学系统生成的光谱图计算得到该光谱图的信背比以及对摄像头拍摄的等离子体图像进行识别，以获得等离子体高度。本发明专利技术通过排气改变等离子体气体浓度，进而间接改变等离子体高度，使实际取像点位于等离子的最佳观测区间，从而提高了检测精度。

A kind of plasma height adjustment device and method

The invention discloses a plasma height adjustment device and method, which includes a MPT module, a fiber optic probe, an optical system, a camera, a detection terminal, a control board and an exhaust module, a MPT module as a plasma torch tube, and an exhaust module for the discharge of the chamber of the plasma torch tube; a fiber optic probe is used for acquisition. An optical signal produced by a plasma; an optical system is connected with an optical fiber probe to generate a Spectrogram Based on light signals transmitted by a fiber optic probe; a camera is used to shoot a plasma image; the detection terminal is used to control the exhaust velocity of the exhaust module through a control board, and the light is calculated to obtain the light according to the spectrogram generated by the optical system. The ratio of the letter to the ratio of the spectrum and the recognition of the plasma image taken by the camera are used to obtain the plasma height. The invention changes the plasma gas concentration by exhaust gas, and then indirectly changes the plasma height, making the actual image point in the best observation interval of the plasma, thus improving the detection precision.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体高度调整装置及方法
本专利技术属于原子发射光谱仪领域，尤其涉及一种等离子体高度调整装置及方法。
技术介绍
侧视观测模式：等离子体炬管的中心轴与检测系统的光轴成直角的观测模式；端视观测模式：等离子体炬管的中心轴与检测系统的光轴重合或平行的观测模式；等离子体气体：用于形成和维持等离子体的主要气氛，如Ar等；等离子体炬管：用于形成和维持等离子体的器件，如微波等离子体炬(MPT)，电感耦合等离子体炬(ICP)，表面波器件(Surfatron)等。在等离子体原子发射光谱仪中，待测样品通常以气态形式被载气引入等离子体中，并在等离子体中先后经过蒸发、去溶、原子化、电离、激发、发射等过程。由于元素特性的差异，对不同元素而言，其在等离子体中发生上述过程的难易程度不同，因此，在采用侧视观测模式对元素特征谱线强度进行检测时，等离子体存在最佳观测区域。针对上述需求，现有的解决方案包括三种方式：1)采用端视观测模式对等离子体进行检测，即光学系统的光轴与等离子体炬的轴线重合或平行，由于待测样品或待测元素的激发过程也是沿等离子体炬的轴线，因此消除了观测区域对检测的影响；2)采用侧视观测模式，同时通过机械结构调节等离子体炬管的相对位置；3)采用侧视观测模式，同时通过机械结构调节光学检测系统的探头的相对位置。现有技术的缺点：方案1)：使用端视方式时，由于某些元素的特征发射谱线在经过等离子体尾焰容易发生自吸等现象从而影响定量分析，且等离子体尾焰温度过高容易对光学检测系统性能造成影响，因此通常需要采用去尾焰的方式，如冷锥和吹风式去尾焰等，结构较为复杂；其次，端视观测模式下元素的线性范围相比侧视观测模式要小；方案2)与方案3)：需要调节等离子体炬管或者光学检测系统的探头(光纤探头或者光筒等)位置，从而使得探测器能够捕获到元素在等离子体中的最佳观测位置，实现后续的定性和定量分析；现有光谱仪的升降操作系统一般采用机械式，即采用人工或自动化设施将整个微波等离子体炬或者光学探测器的探头(光纤或者光筒等)上下移动，它的缺陷有下面几点：a、需要提供额外的机械安装和移动空间，不利于结构的小型化；b、机械式移动会带来磨损等影响实验准确性和重现性等因素；c、机械式移动也会造成安全隐患；d、机械式移动会降低光谱仪的检测效率；e、机械设计复杂，其所需要的活动空间给微波辐射带来了隐患。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种等离子体高度调整装置及方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种等离子体高度调整装置，包括MPT模块、光纤探头、光学系统、摄像头、检测终端、控制板和排气模块，所述MPT模块为等离子体炬管；所述排气模块用于对所述等离子体炬管的腔室进行排气；所述光纤探头用于获取等离子体产生的光信号；所述光学系统与所述光纤探头连接，用于根据所述光纤探头传来的光信号生成光谱图；所述摄像头用于拍摄等离子体图像；所述检测终端用于通过所述控制板来控制所述排气模块的排气速度，根据所述光学系统生成的光谱图计算得到该光谱图的信背比以及对所述摄像头拍摄的等离子体图像进行识别，以获得等离子体高度。较佳的，所述光纤探头和所述摄像头均采用侧视观测模式。较佳的，所述光纤探头和所述摄像头位于同一水平位置。较佳的，所述排气模块包括通道、排气阀和排气风扇，所述排气阀和所述排气风扇均设置在所述通道内，所述控制板通过控制所述排气风扇的转速来控制排气速度的快慢，所述排气阀用于使所述腔室内的排气速度在所述排气风扇的转速改变时渐变并趋于稳定状态。较佳的，所述检测终端为PC端、智能手机、平板和嵌入式系统中的任一种。一种等离子体高度调整方法，采用上述的一种等离子体高度调整装置，其包括以下步骤：步骤A，检测终端向控制板发出控制指令，控制板控制排气模块的排气速度逐级改变，从而改变腔室内的等离子体气体浓度，以调整等离子体高度；步骤B，在不同等离子体气体浓度时，光纤探头获取光信号，将光信号传入光学系统后生成光谱图，将光谱图载入检测终端经过计算获得此光谱图的信背比，同时，摄像头拍摄腔室内的等离子体图像，检测终端采用图像识别算法对等离子体图像进行识别，以获得等离子体高度；步骤C，检测终端判断最佳测量范围，即最大信背比，并记录此时的信背比、排气模块的排气速度和等离子体高度；步骤D，重复步骤A-C获得不同元素在最佳测量范围时的信背比、排气模块的排气速度和等离子体高度；步骤E，逐级调节排气模块的排气速度，并且同时检测终端根据识别摄像头拍摄的等离子体图像来获得等离子体高度或根据经光纤探头和光学系统获得的光谱图计算得到光谱图的信背比，直至达到该元素在最佳测量范围时的等离子体高度或最大信背比为止。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果是：本专利技术通过排气模块来调节腔室内的排气速度，以调节腔室内气体(比如氩气)的浓度，从而调节等离子体高度，使得该装置具有安全可靠、高精度和高自动化的优点；本专利技术提供的等离子体高度调整装置结构简单紧凑，炬管与光学系统相对位置固定，无需额外的机械运动部件，可避免机械损耗，实现高精度、高效率，提高了安全系数，减少了微波辐射；本专利技术采用封闭式的腔室，减少了了环境中空气被卷入等离子体中产生干扰；本专利技术的光学系统、摄像头和排气模块由检测终端统一控制，以实现高度自动化。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要满足上述的所有优点。附图说明图1为本专利技术的一种等离子体高度调整装置的结构示意图；图2为本专利技术的调整等离子体高度至最佳观测区间的过程示意图，其中图2(a)为等离子体的标准分析区(Q区域)不在最佳观测区间的示意图；图2(b)为等离子体的标准分析区(Q区域)位于最佳观测区间的示意图；图3为本专利技术的一种等离子体高度调整装置的主流程图；图4为本专利技术的一种等离子体高度调整装置的等离子体气体浓度调节流程图；图5为本专利技术的一种等离子体高度调整装置的采集分光信背比流程图；图6为本专利技术的信背比计算原理图；图7为本专利技术的一种等离子体高度调整装置的运行流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。如图1所示，一种等离子体高度调整装置，包括MPT模块(虚线框部分)、光纤探头、光学系统、摄像头、检测终端、控制板和排气模块，所述MPT模块为等离子体炬管；所述排气模块用于对所述等离子体炬管的腔室进行排气；所述光纤探头用于获取等离子体产生的光信号；所述光学系统与所述光纤探头连接，用于根据所述光纤探头传来的光信号生成光谱图；所述摄像头用于拍摄等离子体图像；所述检测终端用于通过所述控制板来控制所述排气模块的排气速度，根据所述光学系统生成的光谱图计算得到该光谱图的信背比以及对所述摄像头拍摄的等离子体图像进行识别，以获得等离子体高度。该设计中，等离子体炬管的腔室内的进气速度稳定不变，通过检测终端传输信号给控制板，控制板再传输信号给排气模块，排气模块调节腔室内的气压来改变腔室内不同的等离子体气体浓度，从而间接控制等离子体高度，待等离子体高度稳定后就可以进行检测。如图2所示，图中参考线S1和S2之间为等离子体的最佳观测区间，Q区域为等离子体的标准分析区，即摄像头实际取像点区域，其反映的是等离子体高度。图2(a)中，等离子体的标准分析区不在最佳观测区间；图2(b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体高度调整装置，其特征在于，包括MPT模块、光纤探头、光学系统、摄像头、检测终端、控制板和排气模块，所述MPT模块为等离子体炬管；所述排气模块用于对所述等离子体炬管的腔室进行排气；所述光纤探头用于获取等离子体产生的光信号；所述光学系统与所述光纤探头连接，用于根据所述光纤探头传来的光信号生成光谱图；所述摄像头用于拍摄等离子体图像；所述检测终端用于通过所述控制板来控制所述排气模块的排气速度，根据所述光学系统生成的光谱图计算得到该光谱图的信背比以及对所述摄像头拍摄的等离子体图像进行识别，以获得等离子体高度。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体高度调整装置，其特征在于，包括MPT模块、光纤探头、光学系统、摄像头、检测终端、控制板和排气模块，所述MPT模块为等离子体炬管；所述排气模块用于对所述等离子体炬管的腔室进行排气；所述光纤探头用于获取等离子体产生的光信号；所述光学系统与所述光纤探头连接，用于根据所述光纤探头传来的光信号生成光谱图；所述摄像头用于拍摄等离子体图像；所述检测终端用于通过所述控制板来控制所述排气模块的排气速度，根据所述光学系统生成的光谱图计算得到该光谱图的信背比以及对所述摄像头拍摄的等离子体图像进行识别，以获得等离子体高度。2.根据权利要求1所述的一种等离子体高度调整装置，其特征在于，所述光纤探头和所述摄像头均采用侧视观测模式。3.根据权利要求2所述的一种等离子体高度调整装置，其特征在于，所述光纤探头和所述摄像头位于同一水平位置。4.根据权利要求1所述的一种等离子体高度调整装置，其特征在于，所述排气模块包括通道、排气阀和排气风扇，所述排气阀和所述排气风扇均设置在所述通道内，所述控制板通过控制所述排气风扇的转速来控制排气速度的快慢，所述排气阀用于使所述腔室内的排气速度在所述排气风扇的转速改变时渐变并趋于稳定状态。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑磊落，郭淳，陈挺，楼屹，赖晓健，
申请(专利权)人：浙江全世科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33