一種質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，包括利用背景扣除電路對(duì)經(jīng)過利用前置放大電路進(jìn)行初次放大且又經(jīng)過多級(jí)放大電路進(jìn)行緩沖、放大處理的前級(jí)信號(hào)設(shè)置門限，之后將經(jīng)所述門限處理后的信號(hào)輸入波形變換電路;本發(fā)明提供的使用硬件進(jìn)行背景扣除的方法，則能夠方便、靈活以及實(shí)施有效的對(duì)質(zhì)譜儀提供的最終譜圖進(jìn)行一次到位的處理。
【專利說明】-種質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無損檢測(cè)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種質(zhì)譜儀檢測(cè)信號(hào)處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 質(zhì)譜儀由進(jìn)樣系統(tǒng)、離子化系統(tǒng)、質(zhì)量分析器和質(zhì)量檢測(cè)器、記錄系統(tǒng)組成，同時(shí) 輔以電學(xué)系統(tǒng)和真空系統(tǒng)保證儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。樣品經(jīng)進(jìn)樣系統(tǒng)導(dǎo)入后進(jìn)入處于高真空狀 態(tài)的離子化系統(tǒng)進(jìn)行電離，常規(guī)的電離方法是電子轟擊電離法。它是利用燈絲加熱時(shí)產(chǎn)生 的熱電子與氣相中的有機(jī)分子相互作用，使分子失去價(jià)電子，電尚成為帶正電荷的分子尚 子。如果分子離子的內(nèi)能較大，就可能發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，生成m/z較小的碎片離子。這些離 子和碎片在電磁場(chǎng)的引導(dǎo)下進(jìn)入質(zhì)量分析器，利用離子在磁場(chǎng)或電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，可將 不同質(zhì)荷比的離子分開，然后由檢測(cè)器分別測(cè)量離子流的強(qiáng)度，得到特定的質(zhì)譜圖，而分子 結(jié)構(gòu)不同，質(zhì)譜圖也不同，根據(jù)峰的位置可以進(jìn)行定性和結(jié)構(gòu)分析，而峰的強(qiáng)度是和離子數(shù) 成正比的，依此得到樣品的定量信息。
[0003] 參見圖1，質(zhì)量分析器篩選出需要的離子信號(hào)后，這些離子高速進(jìn)入檢測(cè)器，在檢 測(cè)器里帶正電荷的信號(hào)離子轉(zhuǎn)換成了電子流，并被打拿極陣列原始放大，經(jīng)檢測(cè)器放大后 的電流脈沖信號(hào)強(qiáng)度滿足高斯分布，而信號(hào)寬度則與單個(gè)信號(hào)脈沖中包含的帶電離子數(shù)有 關(guān)，檢測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)被檢測(cè)器信號(hào)采集放大電路接收放大，并轉(zhuǎn)換成容易被MCU檢 測(cè)的方波脈沖信號(hào)，該方波脈沖信號(hào)被MCU模塊A4計(jì)數(shù)，一個(gè)脈沖就是一個(gè)計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)數(shù) 值的大小與質(zhì)量分析器輸出的帶電離子數(shù)量成正比關(guān)系，理論上講有一個(gè)帶電離子就有一 個(gè)計(jì)數(shù)值，但是由于進(jìn)入檢測(cè)器的離子流速度很快，檢測(cè)器本身有死時(shí)間的局限性，所以被 檢測(cè)的帶電離子和計(jì)數(shù)值很多時(shí)候不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是多個(gè)離子對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)， MCU模塊得到了需要的計(jì)數(shù)值后，把這些數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，供上位機(jī)顯示譜圖用，而上位機(jī) 根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目郾尘霸O(shè)置。
[0004] 在實(shí)際檢測(cè)中，會(huì)存在一定的信噪比，噪音背景過大或處理不好，將直接導(dǎo)致質(zhì)譜 圖檢測(cè)結(jié)果，目前國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)，基本都是通過軟件算法對(duì)噪音背景進(jìn)行扣除，雖然大部分 具有較好效果，但依然存在不夠方便、靈活、實(shí)時(shí)、有效等特點(diǎn)，因此有必要提出一種能夠方 便、靈活，并能實(shí)時(shí)有效的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，需要克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷中的至少一個(gè)。本發(fā)明提供了一種質(zhì) 譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，利用背景扣除電路對(duì)經(jīng)過利用前置放大電路進(jìn)行初 次放大且又經(jīng)過多級(jí)放大電路進(jìn)行緩沖、放大處理的前級(jí)信號(hào)設(shè)置門限，之后將經(jīng)所述門 限處理后的信號(hào)輸入波形變換電路；所述背景扣除設(shè)置電路包括至少一個(gè)起比較器作用的 并具有開關(guān)狀態(tài)的三極管，接收來自所述多級(jí)放大電路的脈沖信號(hào)，并通過對(duì)所述具有開 關(guān)狀態(tài)的三極管開關(guān)狀態(tài)的調(diào)節(jié)，同時(shí)通過所述比較器對(duì)前級(jí)信號(hào)設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)拈T限， 來自所述多級(jí)放大電路的信號(hào)經(jīng)過處理后輸出到下一級(jí)電路。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明【背景技術(shù)】中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所述，目前在質(zhì)譜儀對(duì)其提供的最終譜圖一般 都會(huì)進(jìn)行軟件背景扣除，以將相應(yīng)譜圖中的峰值得到更清晰的顯現(xiàn)，但軟件背景扣除依然 存在便捷、靈活、實(shí)時(shí)、有效等方面存在一定的缺陷；而本發(fā)明提供的使用硬件進(jìn)行背景扣 除的方法，則能夠方便、靈活以及實(shí)施有效的對(duì)質(zhì)譜儀提供的最終譜圖進(jìn)行一次到位的處 理。
[0007] 另外，根據(jù)本發(fā)明公開的質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法還具有如下附加 技術(shù)特征： 進(jìn)一步地，所述閥值根據(jù)所述上位機(jī)譜圖的基線通過所述比較器進(jìn)行基線設(shè)置。
[0008] 所述背景扣除設(shè)置電路可以認(rèn)為是一個(gè)比較器，而背景扣除設(shè)置的目的就是設(shè)置 這個(gè)比較器的閥值，例如，比較器的反相端電壓為0. IV，同相端是我們放大后的信號(hào)，而信 號(hào)電壓大于0. IV時(shí)，比較器就輸出高電平，否則輸出低電平；而背景扣除設(shè)置電路就是設(shè) 置這個(gè)反相端的參考電壓，它可以把它設(shè)為0. 2V、0. 3V等需要的值。
[0009] 優(yōu)選地，所述基線設(shè)置中將所述背景扣除電路中的所述閥值將所述上位機(jī)提供的 譜圖的基線設(shè)置為0。
[0010] 由于在通常質(zhì)譜儀進(jìn)行譜圖的輸出時(shí)，總無法避免出現(xiàn)各種背景或是噪音，因此 根據(jù)樣品的分類不同，可以預(yù)先將所述閥值進(jìn)行提前設(shè)置，而最優(yōu)的選擇，則是預(yù)先設(shè)置的 閥值能夠讓質(zhì)譜儀提供譜圖時(shí)，消除之前存在的基線，即將之前存在的基線值為0。
[0011] 進(jìn)一步地，所述前置放大電路是三極管共射放大電路，所述三極管共射放大電路 由運(yùn)放做直流負(fù)反饋設(shè)置穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。
[0012] 所述前置放大電路中的三極管集電極與所述多級(jí)放大電路中的輸入三極管基極 相連。
[0013] 更近一步地，所述多級(jí)放大電路為三極管多級(jí)放大電路。
[0014] 所述多級(jí)放大電路對(duì)前級(jí)信號(hào)進(jìn)行緩沖、放大、緩沖、放大、緩沖，然后輸入到下一 級(jí)電路，即背景扣除設(shè)置電路。
[0015] 進(jìn)一步地，所述背景扣除設(shè)置電路包括至少一個(gè)三極管（TR7)，所述三極管（TR7) 工作在開關(guān)狀態(tài)，所述開關(guān)狀態(tài)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制。
[0016] 所述三極管（TR7)工作在開關(guān)狀態(tài)，其開關(guān)狀態(tài)由MCU控制的DA (digital-to-analog converter,數(shù)模轉(zhuǎn)換器）調(diào)節(jié)，在背景扣除設(shè)置電路中對(duì)該DA值做 了適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算以滿足控制范圍的需要。
[0017] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中 ： 圖1是與檢測(cè)器信號(hào)采集放大電路相關(guān)的局部?jī)x器原理框圖； 圖2是檢測(cè)器信號(hào)采集放大電路原理框圖； 圖3是背景扣除設(shè)置電路示例圖； 圖4是檢測(cè)器信號(hào)采集放大電路原理一個(gè)實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0020] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"上"、"下"、"底"、"頂"、"前"、"后"、"內(nèi)"、 "外"、"左"、"右"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便 于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以 特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"聯(lián)接"、"連 通"、"相連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連 接；可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0022] 本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思如下，如技術(shù)背景所述，目前在質(zhì)譜儀對(duì)其提供的最終譜圖一 般都會(huì)進(jìn)行軟件背景扣除，以將相應(yīng)譜圖中的峰值得到更清晰的顯現(xiàn)，但軟件背景扣除依 然存在便捷、靈活、實(shí)時(shí)、有效等方面存在一定的缺陷；而本發(fā)明提供的使用硬件進(jìn)行背景 扣除的方法，則能夠方便、靈活以及實(shí)施有效的對(duì)質(zhì)譜儀提供的最終譜圖進(jìn)行一次到位的 處理。
[0023] 下面將參照附圖來描述本發(fā)明的質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，其中圖 1是與檢測(cè)器信號(hào)采集放大電路相關(guān)的局部?jī)x器原理框圖；圖2是檢測(cè)器信號(hào)采集放大電 路原理框圖；圖3是背景扣除設(shè)置電路示例圖。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提供的質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，利 用背景扣除電路對(duì)經(jīng)過利用前置放大電路進(jìn)行初次放大且又經(jīng)過多級(jí)放大電路進(jìn)行緩沖、 放大處理的前級(jí)信號(hào)設(shè)置門限，之后將經(jīng)所述門限處理后的信號(hào)輸入波形變換電路； 所述背景扣除設(shè)置電路包括至少一個(gè)起比較器作用的并具有開關(guān)狀態(tài)的三極管，接 收來自所述多級(jí)放大電路的脈沖信號(hào)，并通過對(duì)所述具有開關(guān)狀態(tài)的三極管開關(guān)狀態(tài)的調(diào) 節(jié)，同時(shí)通過所述比較器對(duì)前級(jí)信號(hào)設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)拈T限，來自所述多級(jí)放大電路的信號(hào) 經(jīng)過處理后輸出到下一級(jí)電路。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明【背景技術(shù)】中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所述，常規(guī)技術(shù)使用軟件進(jìn)行背景扣除，依然 存在便捷、靈活、實(shí)時(shí)、有效等方面存在一定的缺陷，而硬件方法的使用則可以有效的避免 相應(yīng)問題。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述閥值根據(jù)所述上位機(jī)譜圖的基線通過所述比較器進(jìn)行 基線設(shè)置。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述基線設(shè)置中將所述背景扣除電路中的所述閥值將所述 上位機(jī)提供的譜圖的基線設(shè)置為0。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖3所示，所述前置放大電路是三極管共射放大電路，所 述三極管共射放大電路由運(yùn)放做直流負(fù)反饋設(shè)置穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述多級(jí)放大電路為三極管多級(jí)放大電路。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖4所示，所述背景扣除設(shè)置電路包括至少一個(gè)三極管 (TR7 )，所述三極管（TR7 )工作在開關(guān)狀態(tài)，所述開關(guān)狀態(tài)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖2所示，檢測(cè)器信號(hào)采集放大電路包括前置放大電路 B1，用于匹配接收檢測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)，并進(jìn)行初次放大；多級(jí)放大電路B2對(duì)前級(jí)信號(hào) 進(jìn)行緩沖、放大、緩沖、放大、緩沖，然后輸入到下一級(jí)電路；背景扣除設(shè)置電路B3通過對(duì)三 極管開關(guān)狀態(tài)的調(diào)節(jié)，對(duì)前級(jí)信號(hào)設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)拈T限后輸出到下一級(jí)電路；波形變換電 路Μ把前級(jí)不規(guī)則的正弦波脈沖信號(hào)變換成易于被檢測(cè)的規(guī)則的方波脈沖信號(hào)；信號(hào)輸 出單元Β5就是一個(gè)射極跟隨器，啟增大驅(qū)動(dòng)能力、減小輸出阻抗的作用。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖4所示，前置放大電路Β1是一級(jí)三極管共射放大電路， 該級(jí)電路由運(yùn)放做直流負(fù)反饋設(shè)置穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)，三極管TR1的集電極與多級(jí)放大電 路Β2中的TR2基極相連；TR2用作射極跟隨器且做了一些相位補(bǔ)償，TR2的發(fā)射極連接到 TR3的基極；TR3是一級(jí)共射放大電路，其靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置同樣由運(yùn)放做直流負(fù)反饋實(shí) 現(xiàn)，TR3的集電極與TR4的基極相連；TR4是一個(gè)射極跟隨器，做相位補(bǔ)償后TR4的發(fā)射極 與TR5的基極相連；TR5是一級(jí)共射放大電路，它的靜態(tài)工作點(diǎn)由背景扣除設(shè)置電路Β3做 直流負(fù)反饋來設(shè)置的，TR5的集電極連接到TR6的基極；TR6是一個(gè)射極跟隨器，做相位補(bǔ)償 后TR6的發(fā)射極連接到背景扣除設(shè)置電路Β3中TR7的基極；TR7工作在開關(guān)狀態(tài)，其開關(guān) 狀態(tài)由MCU控制的DA (digital-to-analog converter,數(shù)模轉(zhuǎn)換器）調(diào)節(jié)，在背景扣除設(shè) 置電路B3中對(duì)該DA值做了適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算以滿足控制范圍的需要；TR8工作在開關(guān)狀態(tài)，把背 景扣除設(shè)置電路B3輸出的波形變換為規(guī)則的、電壓值與MCU相匹配的方波脈沖信號(hào)，由穩(wěn) 壓二極管D10和開關(guān)二極管D9限定該方波的幅值，TR8的集電極與信號(hào)輸出單元B5中TR9 的基極相連；TR9是一個(gè)射極跟隨器，TR9發(fā)射極的方波脈沖信號(hào)直接輸出到MCU，被MCU計(jì) 數(shù)。
[0033] 盡管參照本發(fā)明的多個(gè)示意性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了詳細(xì)的描 述，但是必須理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出多種其他的改進(jìn)和實(shí)施例，這些改進(jìn)和實(shí)施 例將落在本發(fā)明原理的精神和范圍之內(nèi)。具體而言，在前述公開、附圖以及權(quán)利要求的范圍 之內(nèi)，可以在零部件和/或者從屬組合布局的布置方面作出合理的變型和改進(jìn)，而不會(huì)脫 離本發(fā)明的精神。除了零部件和/或布局方面的變型和改進(jìn)，其范圍由所附權(quán)利要求及其 等同物限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，其特征在于，包括 利用背景扣除電路對(duì)經(jīng)過利用前置放大電路進(jìn)行初次放大且又經(jīng)過多級(jí)放大電路進(jìn) 行緩沖、放大處理的前級(jí)信號(hào)設(shè)置門限，之后將經(jīng)所述門限處理后的信號(hào)輸入波形變換電 路； 所述背景扣除設(shè)置電路包括至少一個(gè)起比較器作用的并具有開關(guān)狀態(tài)的三極管，接 收來自所述多級(jí)放大電路的脈沖信號(hào)，并通過對(duì)所述具有開關(guān)狀態(tài)的三極管開關(guān)狀態(tài)的調(diào) 節(jié)，同時(shí)通過所述比較器對(duì)前級(jí)信號(hào)設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)拈T限，來自所述多級(jí)放大電路的信號(hào) 經(jīng)過處理后輸出到下一級(jí)電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述 閥值根據(jù)所述上位機(jī)譜圖的基線通過所述比較器進(jìn)行基線設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述 基線設(shè)置中將所述背景扣除電路中的所述閥值將所述上位機(jī)提供的譜圖的基線設(shè)置為0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述 前置放大電路是三極管共射放大電路，所述三極管共射放大電路由運(yùn)放做直流負(fù)反饋設(shè)置 穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述 多級(jí)放大電路為三極管多級(jí)放大電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀用戶可調(diào)的檢測(cè)器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述 背景扣除設(shè)置電路包括至少一個(gè)三極管（TR7)，所述三極管（TR7)工作在開關(guān)狀態(tài)，所述開 關(guān)狀態(tài)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制。
【文檔編號(hào)】H01J49/00GK104051218SQ201410335517
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】劉召貴, 粟舜地, 丁志國, 李林, 周立 申請(qǐng)人:江蘇天瑞儀器股份有限公司