LabVIEW质谱仪研发 点击:29 | 回复:0



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发表于:2024-10-30 08:29:16
楼主

利用LabVIEW开发一套质谱仪平台,通过虚拟仪器技术,创建了一个功能全面、操作简便、维护友好的研发工具,支持仪器各执行单元的高效控制与数据处理。

项目背景

在分析仪器的研发中,尤其是复杂的质谱仪,面临着仪器控制与数据处理的多样性和复杂性。项目通过LabVIEW平台实现了质谱仪的开发,成功解决了工作模式的多样性与时序控制的复杂性,提高了研发效率与测试准确性。

系统组成

硬件组成

  • 主控制单元:采用NI PXIe-8840控制器,具有高性能处理能力,能够处理大量数据和复杂控制任务。

  • 数据采集与处理板卡:使用PXIe系列板卡,包括PXIe-6378和PXIe-6363,以及PXIe-6612计数器板卡,提供高精度的模拟信号输入输出和数字I/O处理。

  • 辅助电路:设计用于优化信号传输并提供必要的电源管理。

软件架构

基于LabVIEW开发环境,采用状态机作为核心架构,分为以下几个模块:

  • 仪器控制模块:负责仪器的基本操作和参数设置,通过VISA和DAQ模块实现。

  • 数据处理模块:利用LabVIEW的图形界面和Matlab的算法库进行数据分析,包括波形分析和信号处理等。

  • 用户界面:提供直观的操作界面,使技术人员可以轻松进行仪器控制和数据观测。

工作原理

信号处理

利用LabVIEW的多线程处理能力,设计了一系列自动化控制程序,包括离子源电压控制、离子计数和扫描电压设置等。这些控制程序通过实时数据采集系统实时调整和优化,确保精确控制离子光学系统和四极杆电源的时间响应特性。

信号分析

数据处理模块整合了LabVIEW的图形化绘图工具和连续小波变换算法,实现对质谱信号的峰值检测、滤波和数据分析。通过高斯拟合等数学模型,计算出所需的物理和化学参数,如半峰宽和峰面积,为仪器的性能评估提供数据支持。

系统指标

系统设计满足高精度和高稳定性的要求,所有硬件组件均基于性能和兼容性进行选择。实际应用证明,该开发平台能够精确测量和控制仪器参数,有效进行各种质量段的离子扫描和碰撞能量测试,确保测试数据的准确性和可靠性。

软硬件协同

LabVIEW平台与硬件的紧密协同操作使系统灵活应对各种测试与控制场景,实现软件编程的简化和功能扩展。通过状态机设计,系统能够在不同工作模式间平滑切换,保证操作的连贯性和系统的稳定性。

系统总结

本开发平台的建立,不仅提升了质谱仪的研发效率,也为其他复杂仪器的开发提供了参考。通过该平台,研发团队能够进行快速原型设计与测试,加速新技术从研发到产品的转化过程。





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