[发明专利]一种自动化气相色谱控制系统

说明书

[技术领域]

本发明涉及检测分析仪器技术领域，具体来说是一种自动化气相色谱控制系统。

[背景技术]

气相色谱仪在石油、化工、生物化学、医药卫生、食品工业、环保等方面应用很广，不仅能用于定量和定性分析外，还能测定样品在固定相上的分配系数、活度系数、分子量和比表面积等物理化学常数。

为了在生命科学、材料科学和环境科学等领域取得突破和发展，以及新兴技术的不断出现，气相色谱仪趋向于全自动化，全自动化气相色谱仪是一种高科技产品，它的发展受益于综合各种前沿技术的最新成果，同时，也面临各种前沿技术不断创新和发展的挑战。全自动化气相色谱仪需在气体流量、压力控制、多种检测器、自动进样器、色谱控制数据处理工作站以及网络系统实现自动化、智能化等方面需要不断创新，由于产品功能的发展越来越依赖于信息技术，其整体水平与竞争力不仅表现在仪器本身的性能，包括灵敏度、可靠性、稳定性等，而且更加注重仪器的计算机化、智能化、网络化。同时，与仪器硬件相配套的软件系统正成为科学仪器的核心所在。

目前，在全自动气相色谱仪方面国外有许多先进的产品，而在国内尚无同类产品。国内气相色谱仪产品也不少，但普遍落后于国外产品，因此，在高端产品方面主要依赖于进口，每年用于购买国外高端产品的花费巨大。尤其是在自动化、智能化、配套软件等方面较落后，主要表现在：

1)色谱控制、管理、处理、分析等的一体化程度低，使用不便；

2)网络化、集成化程度低，大多为单机操作系统，对远程操控、网络共享等方面支持不够；

3)发展速度跟不上专业领域的应用需求，配套软件的组态化、构件化程度底，兼容性不高，一旦需要增加新的功能，往往造成软件开发的推倒重来。

[发明内容]

本发明的目的是根据以上所述的气相色谱仪自动化、智能化、配套软件等方面较落后、跟不上专业领域的应用需求等不足，发明一种采用嵌入式技术、软件构件技术、网络化技术等，涉及气相色谱仪中的从嵌入式控制、作业管理、数据采集、色谱处理与分析、色质联用、到网络化共享等一体化的自动化气相色谱控制系统。

为了实现上述目的，设计一种自动化气相色谱控制系统，包括自动化气相色谱仪中心控制器、网络化及数据通信接口、自动化色谱数据处理控制工作站和色谱分析数据库，自动化色谱数据处理控制工作站包括色谱图处理与分析模块，所述的色谱图处理与分析模块具体方法如下：

a.数据预处理：任何一个色谱系统都存在系统噪声，从色谱仪检测器输出的模拟信号是毫伏级的微小信号，需要经过放大器放大到-5～+5v之间，再由采集设备采集并转化为数字信号输入到计算机中，这个过程就常伴随有较大的随机干扰，必须经过数据预处理，噪声滤除，噪声滤除通过数字滤波实现，预处理的数字滤波方法包括：移动平均法、最小二乘曲线拟合法、阻尼最小二乘估计滤波法；

b.色谱峰识别：包括峰检测、峰上各特征点的检测、峰结构的识别、相邻峰重叠的判别、谱图基线校正，通过谱图识别，就可以获取谱图中峰的位置及净强度，为后续的定性、定量计算提供依据；

c.基线校正：色谱图的基线是在没有分析样品的情况下系统的本底信号,计算色谱峰大小时需扣除仪器系统的本底背景，即需要扣除基线以下的面积以获得色谱峰的净面积，因为待测物质的含量只与色谱峰的净强度有对应关系,色谱图中的基线往往会发生漂移、扭曲现象，属于色谱图中宽度大于峰宽水平的低频类噪声，当接连发生色谱峰重叠时，谱图中还会出现基线消失的情况，谱图基线校正方法主要有：线性模型法、高阶模型法、动态模型法；

d.色谱峰校正：理想状态下的色谱峰应该是高斯形曲线，然而对于某些混合物，无论怎样改变仪器的操作条件，很难使其中的某些组分在谱图上充分分离，这就形成了谱图中常见的谱峰重叠现象，为了准确测定面积，就需要进行色谱峰的校正，即对重叠峰进行分割，在进行重叠峰分割时，系统主要考虑常见的两种情况：连峰型重叠峰和肩峰型重叠峰，对于分离度极为不好的峰的识别，或者遇到特殊混合样的情况，需要手动进行处理,由用户设置峰高门限、最小峰面积、以及分组时N值的大小参数，从而使系统重新分析该周期的数据，满足样品分析和色谱峰校正；

e.峰高、峰面积计算：峰高和峰面积都可实现对色谱信号的定量分析，峰高即色谱峰的最高点至基线的垂直距离，峰面积是色谱图上的基本定量数据，峰面积测量的准确度直接影响定量结果，采样得到的色谱数据必须首先通过峰识别函数识别出色谱峰的各个特征点，然后定出谱图的基线，最后由积分函数对每个色谱峰进行积分得到峰面积；