[发明专利]一种用于激光诱导击穿光谱仪的信号控制与采集系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于激光诱导击穿光谱仪的信号控制与采集系统及方法，包括激光电源控制单元、信号积分延时控制单元、信号积分放大单元、数据采集处理单元、负高压采集控制单元和通讯接口转换单元；激光电源控制单元输出同步触发信号；信号积分延时控制单元由该同步触发信号触发输出多通道积分延时信号；信号积分放大单元受多通道积分延时信号控制并对多通道光电探测器的输出信号进行积分放大；数据采集处理单元对积分放大后的信号进行采集、存储、打包及传输；负高压采集控制单元对多通道光电探测器的负高压进行监控。本发明实现了各通道信号积分延时时间、积分放大、负高压分别独立、高精度连续可调，提高了各通道元素测量的准确性。

技术领域

本发明属于激光诱导击穿光谱领域，特别涉及一种用于激光诱导击穿光谱仪的信号控制与采集系统及方法，实现对激光诱导击穿光谱仪多通道光电探测器的输出信号进行精确控制和高速采集。

背景技术

激光诱导击穿光谱仪以脉冲式激光为激发光源，通过将激光聚集到样品表面产生等离子体，等离子体发出特征光谱后经分光系统分光、光电探测器检测及信号控制采集系统采集后，将数据传输给计算机，经计算机分析处理后得到待测样品特征元素含量及其分布信息。由于激光作用到样品表面产生等离子体的持续时间较短，同时激发初始时刻信号并不稳定且背景信号较高，因此为了得到最佳的光谱强度和信背比，需要对采集时间进行精确的延时控制；光电探测器将分光后的特征谱线光信号转换为电信号，施加在光电探测器上的负高压的大小将直接影响光电探测器的放大倍数和仪器信噪比，因此为满足实际工作要求，需要对负高压大小进行连续可调；由于经光电探测器转换输出的电信号仍较弱，通常为微安级，且不同特征谱线对激光的响应程度即信号强度不同，因此需要分别对各特征谱线信号进行进一步的积分时间控制和放大调节。综上，设计一种满足激光诱导击穿光谱仪信号分析要求的控制与采集系统，对于实现仪器的分析功能、提升仪器的分析性能和自动化水平至关重要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于激光诱导击穿光谱仪的信号控制与采集系统及方法，以实现对激光同步延时信号的精确控制、光电探测器负高压的数字化控制和实时监测以及对特征谱线信号的积分放大调节、采集、存储、打包并上传至PC机，经计算机分析处理后最终得到待测样品特征元素的含量及其分布信息。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种用于激光诱导击穿光谱仪的信号控制与采集系统，该系统包括激光电源控制单元、信号积分延时控制单元、信号积分放大单元、数据采集处理单元、负高压采集控制单元和通讯接口转换单元；

所述信号积分延时控制单元、信号积分放大单元、数据采集处理单元和负高压采集控制单元通过一块过桥板固定并实现公用信号的互联；

PC机和所述数据采集处理单元分别通过网口与通讯接口转换单元连接，所述激光电源控制单元、信号积分延时控制单元和负高压采集控制单元分别通过串口与通讯接口转换单元连接；

所述激光电源控制单元由PC机控制并输出同步触发信号，启动激光光源；

所述信号积分延时控制单元受所述同步触发信号触发后，向信号积分放大单元输出多通道积分延时信号；

所述信号积分放大单元接收多通道积分延时信号并受其控制，对多通道光电探测器输出信号进行积分放大；

所述数据采集处理单元对积分放大后的信号进行采集、存储、打包后经通讯接口转换单元传输至PC机；

所述负高压采集控制单元对多通道光电探测器的负高压进行监测及控制。

所述信号积分延时控制单元包括信号整形模块、主控器模块和串口通讯模块；

所述信号整形模块由一片双精度单稳态触发器及其外围电路组成，通过对外围电路的配置实现对激光电源控制单元输出激光同步触发信号的整形；