[实用新型]一种离子色谱数据采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及离子色谱仪，具体地说是一种离子色谱数据采集装置。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型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。