一种离子色谱数据采集装置制造方法及图纸

一种离子色谱数据采集装置，包括单片机系统、２４位模数转换和电源部分，在离子色谱输出采集的模拟量信号与２４位模数转换之间装有与２４位模数转换装置采集通道数量一致的电压跟随器电路，电压跟随器电路的一端与离子色谱仪的模拟量输出端连接，另一端与２４位模数转换器的输入通道连接。离子色谱输出与模拟转换装置的输入之间电性能隔离，避免了因阻抗问题造成模拟信号偏差影响测量数据的现象；因电压增益约等于１，离子色谱的模拟输出信号可以无损失的传递到数据采集装置，使采集的模拟信号数值与原离子色谱仪的输出几乎无差别；另外，电压跟随器电路输入阻抗高，输出阻抗低的特点弥补了现有离子色谱在数据采集过程中出现的不足。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及离子色谱仪，具体地说是一种离子色谱数据采集装置。
技术介绍
现有技术的离子色谱仪的数据采样，是采用离子色谱输出二路采集的模拟量信号，经过一阶低通滤波器后，与数据采集装置的A、B通道直接连接的模式。数据采集卡将模拟信号进行数字量化后，再传送到单片机系统和工作站，进行最终的数据处理、分析、显示和操作。数据采集装置将模拟信号量化为数字信号，是整个离子色谱分析中至关重要的一个环节。在实际应用中，当离子色谱仪采集的各个成分的模拟量信号空载时，例如没有与数据采集装置连接时，会出现比接入数据采集装置后的模拟量数值高几mV的现象。而离子色谱仪采集的各个成分所对应的模拟信号所要求的信号分辩率常常要求在uV级。一般模数转换芯片转换位数要求在20位以上，甚至是24位。所以，当离子色谱仪由传感器分离出的信号高于后级数据采集装置的输入端的电压值几mV时，使得量化后的数字信号不能真实反映原始信号值本身，不能满足系统的精度要求，极易产生误差。造成这种现象的根本原因在于离子色谱输出的模拟信号的输出阻抗过高，而24位模数转换装置的输入阻抗又偏低。
技术实现思路
本技术为了克服上述技术中的缺陷，提出一种能够将离子色谱的输出与数据采集装置通道上的输入电性能完全隔离；使两者之间不因阻抗的问题相互干扰，而造成模拟信号出现偏差的问题。使其达到数据采集装置采集的模拟信号数值与原离子色谱仪的输出几乎无差别的离子色谱数据采集装置。本技术是由以下技术方案实现的：一种离子色谱数据采集装置，包括单片机系统、24位模数转换和电源部分，在离子色谱输出采集的模拟量信号与24位模数转换之间装有与24位模数转换装置采集通道数量一致的电压跟随器电路，电压跟随器电路的一端与离子色谱仪的模拟量输出端连接，另一端与24位模数转换器的输入通道连接。单片机系统内部包括看门狗电路、复位电路、按键电路、显示电路、指示电路、存储电路、时间电路、打印电路、通信电路、译码电路等，通过三总线(数据总线、地址总线、控制总线)进行有机的组合和连接。电源为各个电路部分供电，一般常用为±5V，+3.3V、±12V、±15V直流电源。具体电源可依据对应的电路来制作和连接。离子色谱仪将各个离子成份进行分离后，将其对应的模拟量输出给电压跟随器电路，电压跟随器电路将输入阻抗提高，以减小对离子色谱输出的要求。同时，隔离离子色谱与数据采集装置即24位模数转换装置的电气连接关系，并且将离子色谱输出的模拟量信号值无损失的传递给24位模拟转换装置。24模拟转换装置将传输来的模拟量信号量化为数字信号后通过SPI总线传递给单片机系统，单片机系统再将此数字信号按一定的要求通过RS232接口发送给工作站，最终在工作站上对各个离子成分进行处理、分析和显示等操作。-->电压跟随器电路使用运放电路的形式组成。电路构成形式适用于各种放大器类型，包括普通放大器、运算放大器、仪表放大器等。电压跟随器电路使用晶体管电路的形式组成。晶体管电路构成形式适用于各种晶体三极管型号。电压跟随器电路使用运放或晶体管电路两种形式的具体组成方式可能不同，但其原理及作用是相同的。24位模数转换器为A、B双通道模式。目前国内离子色谱仪多采用双通道的数据采集方式来进行。电压跟随器电路的输入电压与输出电压同相、输入阻抗高、输出阻抗低。通过在离子色谱仪与数据采集装置双通道的A、B通道上分别各新增一个电压跟随器电路部分，使得离子色谱仪的输出与数据采集装置的电性能是隔离的。新增的电压跟随器电路的结构使电压增益约等于1，会将离子色谱的模拟输出信号无损失的传递到数据采集装置A、B通道引脚上来，使得数据采集装置采集的模拟信号数值与原离子色谱仪的输出几乎无差别。由于离子色谱的输出与数据采集装置通道上的输入在电性能上是完全隔离的，二者之间不会因阻抗相互干扰造成二者之间的模拟信号出现偏差的问题。另外，电压跟随器电路本身具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，正好弥补了现有离子色谱在数据采集过程当中出现的不足。由于电压跟随器电路的输入阻抗高、输出阻抗低的特点，当输入阻抗很高时，相当于前级电路开路；当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，使输出电压不受后级电路阻抗的影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路具备隔离作用，前、后级电路之间互不影响。其在电路中实质是一个深度电压串联负反馈电路结构。实现了对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起隔离作用和阻抗匹配的作用。当电压跟随器电路使用运放电路的形式组成时，放大器的输出端与放大器的反相端直接连接，或放大器反相端与放大器的输出端通过串联限流电阻再直接连接；同时电压跟随器的放大器的同相端串联限流电阻后与离子色谱仪的输出端直接连接。电路组成模式采用从放大器的同相端输入信号，从放大器的输出端输出信号，将放大器输出端的信号再直接反馈到放大器的反相端，而且放大器的反相端只与放大器的输出端通过导线或串联限流电阻的导线直接连接的方式。当电压跟随器电路使用晶体管电路的形式组成时，采用从晶体三极管的基极端连接模拟输入信号，从晶体三极管的发射端连接模拟输出信号，同时使得基极回路与发射极回路共地。由于它是一个电压串联负反馈放大电路，具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点，并且其输出取自发射极，故也称为射极跟随器。本技术的优点是：在离子色谱仪与24位模数据转换装置之间，新增与24位模数转换装置采集通道数量一致的电压跟随器电路部分，使得离子色谱的输出与24位模拟转换装置的输入之间电性能隔离，避免了因阻抗问题相互干扰，使二者之间的模拟信号出现偏差，进而对测量数据产生影响的现象发生；因其电压增益约等于1，会将离子色谱的模拟输出信号无损失的传递到数据采集装置A、B通道引脚上来。使得数据采集装置采集的模-->拟信号数值与原离子色谱仪的输出几乎无差别。另外，电压跟随器电路本身具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，正好弥补了现有离子色谱在数据采集过程当中出现的不足。附图说明图1是本技术结构示意图；图2是本技术第一种实施例的结构示意图；图3是本技术第二种实施例的结构示意图。具体实施方式如图1所示本技术包括单片机系统、24位模数转换、电源、电压跟随器四部分。单片机系统通过数据总线、地址总线和控制总线对整个系统进行有机的连接。电源为各个电路部分供电。24位模数转换装置为A、B双通道模式。离子色谱仪将各个离子成份进行分离后，将其对应的模拟量输出给电压跟随器，电压跟随器将输入阻抗提高，减小对离子色谱输出的要求。同时，隔离离子色谱与数据采集装置即24位模数转换装置的电气连接关系，并且将离子色谱输出的模拟量信号值无损失的传递给24位模拟转换装置。24模拟转换装置将传输来的模拟量信号量化为数字信号后通过SPI总线传递给单片机系统，单片机系统再将此数字信号按一定的要求通过RS232接口发送给工作站，最终在工作站上对各个离子成分进行处理、分析和显示等操作。如图2所示为采用放大器组成电压跟随器电路的一种具体实施方式。离子色谱将各个离子成份以模拟电压的形式，通过J1、J6两个2芯插座将模拟信号传递给电压跟随器电路。电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子色谱数据采集装置，包括单片机系统、２４位模数转换和电源部分，其特征在于在离子色谱输出采集的模拟量信号与２４位模数转换之间装有与２４位模数转换装置采集通道数量一致的电压跟随器电路，电压跟随器电路的一端与离子色谱仪的模拟量输出端连接，另一端与２４位模数转换器的通道连接。

【技术特征摘要】
1.一种离子色谱数据采集装置，包括单片机系统、24位模数转换和电源部分，其特征在于在离子色谱输出采集的模拟量信号与24位模数转换之间装有与24位模数转换装置采集通道数量一致的电压跟随器电路，电压跟随器电路的一端与离子色谱仪的模拟量输出端连接，另一端与24位模数转换器的通道连接。2.根据权利要求1所述的一种离子色谱数据采集装置，其特征在于电压跟随器电路使用运放电路的形式组成。3.根据权利要求1所述的一种离子色谱数据采集装置，其特征在于电压跟随器电路使用晶体管电路的形式组成。4.根据权利要求1所述的一种离子色谱数据采集装置，其特征在于24位模数转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钧，
申请(专利权)人：青岛盛瀚色谱技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：95[中国|青岛]