全数字脉冲组合式光源制造技术

一种全数字脉冲组合式光源，属光谱分析技术领域。包括计算机控制系统、下位机控制系统、火花电源、电弧电源、高压引燃电路、以及电流检测与调节电路6个部分。计算机控制系统包括计算机及安装在计算机上的控制软件，计算机带有RS-232接口，通过RS-232接口与下位机控制系统连接，将计算机控制系统的指令发到下位机控制系统。下位机控制系统通过光纤与火花电源、电弧电源连接，光纤的作用是传递下位机控制系统的控制信号。优点在于，能够适应各种不同材料的全数字脉冲组合式激发光源，应用中可以根据不同的材料，对激发光源的火花和电弧进行任意组合，以适应各种材料对光源的不同要求，并能获得良好的灵敏度、稳定性和重现性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属光谱分析
，特别是提供了 一种全数字脉冲组合式光源。用于直读光谱分析仪器。
技术介绍
激发光源是光谱分析仪器中极为重要的核心部件。它的作用是给分析试样提供蒸发、原子化的激发能量。在光谱分析时，试样的蒸发、原子化和激发之间没有明显界限，这些过程几乎是同时进行的，而这一系列过程均直接影响谱线的发射以及谱线的强度。不同能量的激发光源对各类样品、各种元素具有不同的蒸发行为。光谱分析的误差主要来源是光源。因此激发光源的水平直接决定了光谱仪器的整机水平。目前国产火花光谱仪配备的火花激发光源，激发能量无法根据材料的不同而灵活调整，导致分析的稳定性和准确度差。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种全数字脉冲组合式光源，能够适应各种不同材料的全数字脉冲组合式激发光源，应用中可以根据不同的材料，对激发光源的火花和电弧进行任意组合，以适应各种材料对光源的不同要求，并能获得良好的灵敏度、稳定性和重现性。本专利技术包括计算机控制系统、下位机控制系统、火花电源、电弧电源、高压引燃电路、以及电流检测与调节电路6个部分。计算机控制系统包括计算机及安装在计算机上的控制软件，计算机带有RS-232接口，通过RS-232接口与下位机控制系统连接，将计算机控制系统的指令发到下位机控制系统。下位机控制系统通过光纤与火花电源、电弧电源连接，光纤的作用是传递下位机控制系统的控制信号。火花电源、电弧电源的输出都与高压引燃电路连接，高压引燃电路的输出通过高压线接到样品台的电极上，并且高压线穿过电流检测的传感器，传感器的信号输出接到电流检测与调节电路，电流检测与调节电路和下位机控制系统相连接，将实际测量的电流信号作为反馈连到下位机控制系统，经过下位机中的PID算法，输出的结果调节电弧电源，使得电弧电流保持稳定。本专利技术各个部分的组成及功能如下1、计算机控制系统包括计算机及安装在计算机上的控制软件，计算机带有RS-232接口，通过RS-232接口与下位机控制系统连接，将计算机控制系统的指令发到下位机控制系统；计算机控制系统的功能是发出控制指令控制指令包括激发的参数、时间、工作模式以及串口选择；激发参数包括光源激发频率、火花充电的电压值、电弧放电电流、电弧宽度，控制指令经RS-232接口，发到下位机，下位机是由基于STM32处理器开发的控制系统。计算机与下位机通讯发送的命令流包含头文字、数据位、结束位，通过头文字和结束位的校验尽可能地将误码率降到最低，保证设备正常运行。2、下位机控制系统通过RS-232接口与计算机控制系统连接，下位机控制系统包括主控板及下载到主控板芯片(MCU)的控制程序，下位机控制系统的主控板包括两部分第一部分是MCU核心板，包括处理器、电源和接口，处理器是STM32F103C8T6，处理器的外部时钟采用8M晶振和32. 768K晶振，电源是AMSl 17-3. 3V, JTAG接口是核心板下载程序和联机调试的接口 ；第二部分是外围接口电路，包括电源及滤波电路、RS-232接口电路、光电耦合器、光信号发射电路及其驱动，通过RS-232接口与计算机相连，经光电耦合器4N37与核心板的MCU连接，完成上、下位机的通讯；下载到主控板芯片(MCU)的控制程序经JTAG接口下载，MCU的输出经过由三极管BC557组成的驱动电路，接到光信号发射电路，经HFBR1524转换为光信号分别传到火花和电弧的电源板，下位机控制系统的主要功能是通过接收上位机指令来产生放电所需时序，并通过光纤将信号传给火花电源板和电弧电源板；另外主控板接收霍尔电流传感器检测到的放电电流，进行滤波处理后经处理器进行采集，并与设定的电流值比较以此改变电弧电源板调节信号的占空比从而稳定电弧放电的电流。处理器通过接收到的数据计算出需要输出信号的时序，并使用定时器定时控制各信号输出端口的电平变化来产生所需时序。下位机控制系统通过光纤与火花电源、电弧电源连接，光纤的作用是传递下位机控制系统的控制信号。3、火花电源电路包括电源电路、驱动电路、整流滤波电路、全桥逆变电路、整流电路、高压点火电路及滤波电感。电源电路接到驱动电路为驱动电路提供相互隔离的电源，驱动电路的输出接到全桥逆变电路，作为全桥逆变电路的控制信号，主回路交流220V接到整流滤波电路，整流滤波电路的输出接到全桥逆变电路，全桥逆变电路的输出经过整流电路接到高压点火电路，再经过限流电感，作为火花电源电路的输出接到后续的高压引燃电路。火花电源主回路输入电源为交流220V，整流滤波后经全桥逆变为高频交流电，再经高频变压器将电压升高到400V，然后经过高频整流桥将交流电变为直流脉冲电源，经过一个限流电感给高压点火板的电容充电。下位机控制系统的主控板输出不同的充电占空比和充电时间就可以得到不同的充电电压，即火花电压。由HFBR2524组成的光信号接收电路，接收下位机发来的控制信号，作为火花电源的控制信号，火花电源板全桥逆变信号通过两根光纤接收，两路控制信号经低通滤波器滤除干扰后，通过逻辑电路实现互锁以防止全桥上下桥臂同时导通而造成短路，经过互锁的信号再经过低通滤波器进一步滤除干扰后分别通过TC4427将上拉信号转换为推挽信号增加信号的驱动能力和抗干扰能力。信号经过TC4427增强后输入IGBT驱动器驱动全桥IGBT工作。火花电源板其他控制信号也都经过TC4427进行转换，以保证控制信号的驱动能力和抗干扰能力。全桥驱动器由三路相互隔离的24V电源供电以保证IGBT正常开关。4、电弧电源电路包括电源电路、驱动电路、整流滤波电路、全桥逆变电路、整流电路、高频调制电路。电源电路接到驱动电路为驱动电路提供相互隔离的电源，驱动电路的输出接到全桥逆变电路，作为全桥逆变电路的控制信号，主回路交流220V接到整流滤波电路，整流滤波电路的输出接到全桥逆变电路，经过全桥逆变电路降压后的输出经过整流电路，接到高频调制电路，电弧电源电路的输出与火花电源的输出连接到一起，火花电源电路和电弧电源电路之间由二极管隔开，最后接到高压引燃电路。电弧电源主回路输入电源为交流220V，整流滤波后经全桥逆变为高频交流电，再经全桥逆变电路的高频变压器将电压降到150V，经过整流滤波后，变为电压较低的直流电，然后通过高频调制电路的开关管进行调制，调制后再经过整流滤波形成电压可变的直流电，电弧电源电路的输出与火花电源电路的输出接到一起，两者之间经过二极管隔离，最后接到高压引燃电路。电弧电源板主要功能是输出电压可变的直流电来保持电弧放电时电流的稳定，电源可设定电弧放电时间O 2000US之间可任意设定；电弧电流可以在5A 20A之间任意设定，电源均可将电弧放电电流稳定在设定值。由HFBR2524组成的光信号接收电路，接收下位机发来的控制信号，作为电弧电源的控制信号，电弧电源板全桥逆变信号通过I根光纤接收，接收到的信号经过由两个单稳态触发器组成的移向电路移向90度，形成两路互补且带死区的全桥控制信号。两路控制信号与火花电源板相同，经低通滤波器滤除干扰后通过逻辑电路实现互锁以防止全桥上下桥臂同时导通而造成短路，经过互锁的信号再经低通滤波器，进一步滤除干扰后分别通过TC4427将上拉信号转换为推挽信号增强信号的驱动能力和抗干扰能力。信号经过TC4427增强后输入IGBT驱动器驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全数字脉冲组合式光源，计算机控制系统、下位机控制系统、火花电源、电弧电源、高压引燃电路、以及电流检测与调节电路；计算机控制系统包括计算机及安装在计算机上的控制软件，计算机带有RS?232接口，通过RS?232接口与下位机控制系统连接，将计算机控制系统的指令发到下位机控制系统；下位机控制系统通过光纤与火花电源、电弧电源连接，光纤的作用是传递下位机控制系统的控制信号；火花电源、电弧电源的输出都与高压引燃电路连接，高压引燃电路的输出通过高压线接到样品台的电极上，并且高压线穿过电流检测的传感器，传感器的信号输出接到电流检测与调节电路，电流检测与调节电路和下位机控制系统相连接，将实际测量的电流信号作为反馈连到下位机控制系统，经过下位机中的PID算法，输出的结果调节电弧电源，使得电弧电流保持稳定。

【技术特征摘要】
1.一种全数字脉冲组合式光源，计算机控制系统、下位机控制系统、火花电源、电弧电源、高压引燃电路、以及电流检测与调节电路；计算机控制系统包括计算机及安装在计算机上的控制软件，计算机带有RS-232接口，通过RS-232接口与下位机控制系统连接，将计算机控制系统的指令发到下位机控制系统； 下位机控制系统通过光纤与火花电源、电弧电源连接，光纤的作用是传递下位机控制系统的控制信号； 火花电源、电弧电源的输出都与高压引燃电路连接，高压引燃电路的输出通过高压线接到样品台的电极上，并且高压线穿过电流检测的传感器，传感器的信号输出接到电流检测与调节电路，电流检测与调节电路和下位机控制系统相连接，将实际测量的电流信号作为反馈连到下位机控制系统，经过下位机中的PID算法，输出的结果调节电弧电源，使得电弧电流保持稳定。2.根据权利要求1所述的全数字脉冲组合式光源，其特征在于，所述的计算机控制系统的功能是发出控制指令控制指令包括激发的参数、时间、工作模式以及串口选择；激发参数包括光源激发频率、火花充电的电压值、电弧放电电流、电弧宽度，控制指令经RS-232接口，发到下位机，下位机是由基于STM32处理器开发的控制系统；计算机与下位机通讯发送的命令流包含头文字、数据位、结束位，通过头文字和结束位的校验尽可能地将误码率降到最低，保证设备正常运行。3.根据权利要求1所述的全数字脉冲组合式光源，其特征在于，所述的下位机控制系统包括主控板及下载到主控板芯片MCU的控制程序； 主控板包括两部分第一部分是MCU核心板，MCU核心板包括处理器、电源和接口，处理器是STM32F103C8T6，处理器的外部时钟采用8M晶振和32. 768K晶振，电源是AMSl 17-3. 3V, JTAG接口是核心板下载程序和联机调试的接口；第二部分是外围接口电路，包括电源及滤波电路、RS-232接口电路、光电耦合器、光信号发射电路及其驱动，通过RS-232接口与计算机相连，经光电耦合器4N37与核心板的MCU连接，完成上、下位机的通讯；下载到主控板芯片MCU的控制程序经JTAG接口下载，MCU的输出经过由三极管BC557组成的驱动电路，接到光信号发射电路，经HFBR1524转换为光信号分别传到火花和电弧的电源板； 下位机控制系统的功能是通过接收上位机指令来产生放电所需时序，并通过光纤将信号传给火花电源板和电弧电源板；另外主控板接收霍尔电流传感器检测到的放电电流，进行滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：常丽莉，杨新生，李宏伟，陈吉文，丁振敏，于雷，吴凤雅，史孝侠，
申请(专利权)人：钢研纳克检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：