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      基于CCD的原位分析儀的控制方法與流程

      文檔序號(hào):11107271閱讀:720來(lái)源:國(guó)知局
      基于CCD的原位分析儀的控制方法與制造工藝

      本發(fā)明涉及一種光譜采集設(shè)備控制技術(shù),尤其涉及一種基于CCD的原位分析儀的控制方法。



      背景技術(shù):

      原位分析儀是一種用于測(cè)定材料化學(xué)成分、元素成分分布、夾雜物分布及偏析度、疏松度的光電檢測(cè)設(shè)備,其基本原理是,以逐點(diǎn)掃描方式激發(fā)樣品表面產(chǎn)生原子激發(fā)光譜,通過(guò)光電檢測(cè)設(shè)備對(duì)原子激發(fā)光譜進(jìn)行采集,然后根據(jù)采集到的原子激發(fā)光譜對(duì)樣品進(jìn)行建模分析。

      之前,原位分析儀中用于采集原子激發(fā)光譜的光電檢測(cè)設(shè)備大多采用光電倍增管;與CCD相比,光電倍增管存在諸多劣勢(shì),隨著CCD技術(shù)的日臻完善,在原位分析儀中用CCD替代光電倍增管實(shí)現(xiàn)譜線采集的技術(shù)已成為該領(lǐng)域的主流研發(fā)方向。

      原位分析儀在進(jìn)行譜線采集時(shí),主要需要考慮兩方面因素,其一,物質(zhì)激發(fā)時(shí)發(fā)出的光譜覆蓋范圍較廣,從短波紫外到長(zhǎng)波紅外幾乎都有,其二,光學(xué)系統(tǒng)存在的像差無(wú)法避免,導(dǎo)致譜線在焦面聚焦后有一定的峰寬;考慮到前述兩種因素,將CCD結(jié)合到原位分析儀中時(shí),譜線采集裝置通常采用無(wú)縫拼接的多片小像元尺寸CCD來(lái)搭建,將小像元尺寸的多片CCD進(jìn)行無(wú)縫拼接,可實(shí)現(xiàn)高分辨精度的全譜采集;然而,隨著像元尺寸的減小及光譜覆蓋范圍的增加,單片CCD的像元數(shù)及所使用的CCD數(shù)量也將成倍增加,以單片有效像元為3072元的CCD為例,當(dāng)采用16位AD轉(zhuǎn)換芯片時(shí),單獨(dú)一片CCD一個(gè)掃描點(diǎn)的數(shù)據(jù)量就有6KB,當(dāng)CCD片數(shù)及掃描點(diǎn)增加,數(shù)據(jù)量也將成倍增加,若將所有CCD數(shù)據(jù)上傳并逐一對(duì)所有譜線進(jìn)行分析,不僅數(shù)據(jù)傳輸壓力巨大、影響操作效率,而且后期的分析工作也較為復(fù)雜、工作量巨大,此外,海量的數(shù)據(jù)也不利于后續(xù)建模分析。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      針對(duì)背景技術(shù)中的問(wèn)題,本發(fā)明提出了一種基于CCD的原位分析儀的控制方法,所涉及的硬件包括上位機(jī)和原位分析儀;所述原位分析儀包括控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和譜線采集裝置,所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的控制部和譜線采集裝置的控制部均與控制模塊連接,數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸入端與譜線采集裝置的輸出端連接, 數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸出端與上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集端連接;控制模塊與上位機(jī)連接;所述譜線采集裝置包括多片CCD;所述上位機(jī)能通過(guò)控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)傳輸模塊和譜線采集裝置的動(dòng)作進(jìn)行控制;所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將譜線采集裝置采集到的數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī);其創(chuàng)新在于:所述控制方法包括:

      1)開(kāi)機(jī)后,操作人員通過(guò)上位機(jī)向控制模塊輸入控制參數(shù);所述控制參數(shù)包括CCD數(shù)量和單片CCD的像元規(guī)模;控制模塊根據(jù)控制參數(shù)對(duì)譜線采集裝置中的各片CCD進(jìn)行識(shí)別,然后控制模塊控制原位分析儀進(jìn)入待機(jī)狀態(tài);

      2)識(shí)別完成后,控制模塊控制數(shù)據(jù)傳輸模塊為CCD分配RAM存儲(chǔ)空間和ROM存儲(chǔ)空間;所述RAM存儲(chǔ)空間用于存儲(chǔ)CCD輸出的像元信號(hào), RAM存儲(chǔ)空間內(nèi)為每塊CCD上的每個(gè)像元均分配有唯一的存儲(chǔ)地址;所述ROM存儲(chǔ)空間用于存儲(chǔ)讀出地址,所述讀出地址的數(shù)量與存儲(chǔ)地址的數(shù)量相同,且讀出地址與存儲(chǔ)地址一一對(duì)應(yīng);數(shù)據(jù)傳輸模塊能根據(jù)讀出地址將相應(yīng)存儲(chǔ)地址內(nèi)的像元信號(hào)輸出至上位機(jī);

      3)操作人員通過(guò)上位機(jī)向控制模塊輸入運(yùn)行指令,控制模塊根據(jù)運(yùn)行指令驅(qū)動(dòng)原位分析儀進(jìn)行光譜采集,譜線采集裝置將采集到的像元信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)傳輸模塊;完成了運(yùn)行指令所對(duì)應(yīng)的任務(wù)后,原位分析儀重新進(jìn)入待機(jī)狀態(tài);

      4)收到譜線采集裝置輸出的像元信號(hào)后,數(shù)據(jù)傳輸模塊將各個(gè)像元信號(hào)保存至對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址中,同時(shí),數(shù)據(jù)傳輸模塊根據(jù)讀出地址將存儲(chǔ)地址中的像元信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至上位機(jī);

      5)上位機(jī)收到數(shù)據(jù)傳輸模塊輸出的信號(hào)后,將信號(hào)處理為相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù),由操作人員對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;操作人員在分析過(guò)程中,通過(guò)操作上位機(jī),從光譜數(shù)據(jù)中選擇出有用數(shù)據(jù),有用數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的讀出地址記為有用地址,然后上位機(jī)將有用地址發(fā)送到控制模塊,控制模塊控制數(shù)據(jù)傳輸模塊將ROM存儲(chǔ)空間中與有用地址對(duì)應(yīng)的讀出地址置為有效,其余讀出地址置為無(wú)效;

      6)后續(xù)操作過(guò)程中,當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸模塊收到譜線采集裝置輸出的像元信號(hào)后,數(shù)據(jù)傳輸模塊僅將有用地址所對(duì)應(yīng)的像元信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至上位機(jī)。

      采用本發(fā)明方案后,技術(shù)人員在使用原位分析儀時(shí),可通過(guò)操作上位機(jī)來(lái)對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,從而甄選出有用數(shù)據(jù),確定了有用數(shù)據(jù)后,后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中,數(shù)據(jù)傳輸模塊就只會(huì)將有用數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的像元信號(hào)傳輸至上位機(jī),非有用數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的像元信號(hào)不會(huì)被傳輸,這就可以有效降低后續(xù)操作過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳輸量,減小傳輸壓力,提高設(shè)備運(yùn)行效率,同時(shí)也能有效減少需要分析的數(shù)據(jù)量,對(duì)分析工作也有較大的助益;需要說(shuō)明的是,有用數(shù)據(jù)選擇操作由人工操作完成,具體的選擇機(jī)制,需由分析人員根據(jù)譜線分析的相關(guān)知識(shí)合理確定,本發(fā)明僅是在設(shè)備中增加了有用數(shù)據(jù)選擇功能以及相應(yīng)的選擇傳輸功能,并不涉及具體的選擇機(jī)制,因此,本發(fā)明未對(duì)光譜數(shù)據(jù)具體如何選擇的問(wèn)題作詳細(xì)介紹,具體實(shí)施時(shí),本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)現(xiàn)有的光譜分析理論對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇;另外,考慮到數(shù)據(jù)傳輸手段的公知性,本發(fā)明僅對(duì)本發(fā)明所提供的新功能進(jìn)行了重點(diǎn)闡述,未對(duì)具體的技術(shù)細(xì)節(jié)作詳細(xì)介紹,關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w細(xì)節(jié)問(wèn)題,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)參考現(xiàn)有技術(shù)中的優(yōu)選手段來(lái)理解本發(fā)明。

      優(yōu)選地,數(shù)據(jù)傳輸模塊在向上位機(jī)輸出像元信號(hào)時(shí),采用串行方式輸出。

      本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:提出了一種基于CCD的原位分析儀的控制方法,采用該方法后,原位分析儀可以對(duì)采集到的大量像元信號(hào)進(jìn)行選擇性傳輸,有效減少數(shù)據(jù)傳輸量,提高設(shè)備運(yùn)行效率。

      附圖說(shuō)明

      圖1、本發(fā)明的原理示意圖;

      圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱分別為:上位機(jī)1、控制模塊2、數(shù)據(jù)傳輸模塊3、譜線采集裝置4。

      具體實(shí)施方式

      一種基于CCD的原位分析儀的控制方法,所涉及的硬件包括上位機(jī)1和原位分析儀;所述原位分析儀包括控制模塊2、數(shù)據(jù)傳輸模塊3和譜線采集裝置4,所述數(shù)據(jù)傳輸模塊3的控制部和譜線采集裝置4的控制部均與控制模塊2連接,數(shù)據(jù)傳輸模塊3的輸入端與譜線采集裝置4的輸出端連接, 數(shù)據(jù)傳輸模塊3的輸出端與上位機(jī)1的數(shù)據(jù)采集端連接;控制模塊2與上位機(jī)1連接;所述譜線采集裝置4包括多片CCD;所述上位機(jī)1能通過(guò)控制模塊2對(duì)數(shù)據(jù)傳輸模塊3和譜線采集裝置4的動(dòng)作進(jìn)行控制;所述數(shù)據(jù)傳輸模塊3用于將譜線采集裝置4采集到的數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)1;其創(chuàng)新在于:所述控制方法包括:

      1)開(kāi)機(jī)后,操作人員通過(guò)上位機(jī)1向控制模塊2輸入控制參數(shù);所述控制參數(shù)包括CCD數(shù)量和單片CCD的像元規(guī)模;控制模塊2根據(jù)控制參數(shù)對(duì)譜線采集裝置4中的各片CCD進(jìn)行識(shí)別,然后控制模塊2控制原位分析儀進(jìn)入待機(jī)狀態(tài);

      2)識(shí)別完成后,控制模塊2控制數(shù)據(jù)傳輸模塊3為CCD分配RAM存儲(chǔ)空間和ROM存儲(chǔ)空間;所述RAM存儲(chǔ)空間用于存儲(chǔ)CCD輸出的像元信號(hào), RAM存儲(chǔ)空間內(nèi)為每塊CCD上的每個(gè)像元均分配有唯一的存儲(chǔ)地址;所述ROM存儲(chǔ)空間用于存儲(chǔ)讀出地址,所述讀出地址的數(shù)量與存儲(chǔ)地址的數(shù)量相同,且讀出地址與存儲(chǔ)地址一一對(duì)應(yīng);數(shù)據(jù)傳輸模塊3能根據(jù)讀出地址將相應(yīng)存儲(chǔ)地址內(nèi)的像元信號(hào)輸出至上位機(jī)1;

      3)操作人員通過(guò)上位機(jī)1向控制模塊2輸入運(yùn)行指令,控制模塊2根據(jù)運(yùn)行指令驅(qū)動(dòng)原位分析儀進(jìn)行光譜采集,譜線采集裝置4將采集到的像元信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)傳輸模塊3;完成了運(yùn)行指令所對(duì)應(yīng)的任務(wù)后,原位分析儀重新進(jìn)入待機(jī)狀態(tài);

      4)收到譜線采集裝置4輸出的像元信號(hào)后,數(shù)據(jù)傳輸模塊3將各個(gè)像元信號(hào)保存至對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址中,同時(shí),數(shù)據(jù)傳輸模塊3根據(jù)讀出地址將存儲(chǔ)地址中的像元信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至上位機(jī)1;

      5)上位機(jī)1收到數(shù)據(jù)傳輸模塊3輸出的信號(hào)后,將信號(hào)處理為相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù),由操作人員對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;操作人員在分析過(guò)程中,通過(guò)操作上位機(jī)1,從光譜數(shù)據(jù)中選擇出有用數(shù)據(jù),有用數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的讀出地址記為有用地址,然后上位機(jī)1將有用地址發(fā)送到控制模塊2,控制模塊2控制數(shù)據(jù)傳輸模塊3將ROM存儲(chǔ)空間中與有用地址對(duì)應(yīng)的讀出地址置為有效,其余讀出地址置為無(wú)效;

      6)后續(xù)操作過(guò)程中,當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸模塊3收到譜線采集裝置4輸出的像元信號(hào)后,數(shù)據(jù)傳輸模塊3僅將有用地址所對(duì)應(yīng)的像元信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至上位機(jī)1。

      進(jìn)一步地,數(shù)據(jù)傳輸模塊3在向上位機(jī)1輸出像元信號(hào)時(shí),采用串行方式輸出。

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