[0028]本實用新型提供的用于ICP離子源火焰檢測的位置調(diào)整裝置,包括光譜獲取單元、控制單元和位置移動平臺,光譜獲取單元通過控制單元和位置移動平臺進(jìn)行位置調(diào)節(jié),其結(jié)構(gòu)如圖2所示,包括聚光鏡13、檢測光纖14和帶通濾光片15,所述檢測光纖15為UV-VIS類型Y型檢測光纖,共同端有2根纖芯,并排放置,有效范圍為200?llOOnm,Y型檢測光纖的公共端通過SMA905接頭16連接聚光鏡,兩個分叉端的其中一個連接帶通濾光片,另一個接入光譜儀17 ;
[0029]所述位置移動平臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示,為便于說明,位置移動平臺的附圖采用水平布置的形式,實際使用中X方向(見附圖1X箭頭)為水平方向,Y方向(見附圖1Y箭頭)為豎直方向,所述位置移動平臺包括支架、固定在支架上的X方向移動組件和Y方向移動組件,以及用于安裝光譜獲取單元的基座5,X方向移動組件和Y方向移動組件均包括步進(jìn)電機(jī)1、滾珠絲杠副2、導(dǎo)軌滑塊副3和滾輪4,支架包括兩個U型支架6和兩個矩形支架7,導(dǎo)軌滑塊副安裝于U型支架6上,矩形支架7上沿X方向或Y方向開設(shè)有滑槽,滾輪位于滑槽中并且可沿滑槽滾動,步進(jìn)電機(jī)固定于導(dǎo)軌滑塊副的滑塊上,其步距角為1.8度,每轉(zhuǎn)一圈的位移距離為5mm,滾珠絲杠副的絲杠一端連接步進(jìn)電機(jī)的輸出軸,另一端與滾輪連接,X方向滾珠絲杠副和Y方向滾珠絲杠副均穿過基座5,可根據(jù)實際需要采用滾珠絲杠副+基座的方式,基座與滾珠絲杠副的螺母固連,或絲杠+帶內(nèi)螺紋的基座的方式,基座即為滾珠絲杠副的螺母,X方向滾珠絲杠副和Y方向滾珠絲杠副位于不同的XY平面上,確?;梢栽诮z杠上來回移動,基座的四個側(cè)面上均設(shè)有限位開關(guān)10,用于確定移動步數(shù),基座上設(shè)有安裝板9,安裝板的一端固定于基座上表面,另一端上開設(shè)有圓通孔,聚光鏡通過螺紋緊固件固定于圓通孔中,安裝板9位于基座的左上方,聚光鏡垂直于位置移動平臺XY平面,通過步進(jìn)電機(jī)的控制確保聚光鏡在XY平面(檢測區(qū)域)內(nèi)移動,即改變檢測位置;
[0030]所述控制單元包括控制器和光電轉(zhuǎn)換模塊,控制器為PIC16F877單片機(jī),其為8位工業(yè)級單片機(jī),可有效地減小電磁輻射的影響,確保裝置的正常工作,內(nèi)置ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,用于檢測轉(zhuǎn)換后的電信號,外接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片AT8435H,該芯片低速運行震動噪音小,驅(qū)動電路簡單,工作可靠,從芯片輸出端引出接口,接口連接到步進(jìn)電機(jī)上,進(jìn)行位置控制,光電轉(zhuǎn)換模塊由線性光敏傳感器及其輸出端上并聯(lián)的電阻構(gòu)成,線性光敏傳感器與帶通濾光片封裝于遮光管中,限位開關(guān)與線性光敏傳感器均連接控制器的輸入端,線性光敏傳感器的光照強(qiáng)度與電流輸出成線性關(guān)系,通過并聯(lián)電阻,將電流信號轉(zhuǎn)化為易于測量的電壓信號。線性光敏傳感器位于帶通濾光片的出光側(cè),光電轉(zhuǎn)換模塊與帶通濾光片封裝于遮光管中。
[0031]實施使用中,位置移動平臺豎直布置,安裝光譜獲取單元時,確保炬管的水平投影位于四個支架圍成的矩形區(qū)域內(nèi),并且ICP離子源火焰與聚光鏡位于同一水平面上,使盡可能多的光線通過,位置移動平臺與ICP離子源火焰的水平間距為12?25cm,優(yōu)選15cm,位置移動平臺X方向下邊沿與矩管管口的豎直間距為5?15mm,優(yōu)選1mm ;由于絕大部分元素的最佳觀測區(qū)相差不大,還有一些元素最佳觀測區(qū)的位置偏高或偏低,可以通過更換可通過所測元素波長的濾光片來達(dá)到目的,裝置的工作過程如下:
[0032]電信號通入單片機(jī)中分析,然后進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制,步進(jìn)電機(jī)的運行方式為:每次運行前,采集一次電壓信號,判斷火焰是否點亮;火焰點亮后,步進(jìn)電機(jī)運行使基座到達(dá)起始位置(起始和終止位置均通過與設(shè)定值的比較來確定),記錄此時步數(shù)為0,由于火焰成水滴狀,且為左右對稱,X方向達(dá)到光譜強(qiáng)度最大位置可能不止一個,單步運行遍歷X方向所有位置,記錄所有運行的步數(shù)和相對應(yīng)的電壓信號,將電壓值最大的幾個位置的步數(shù)按照從小到大排列,最小步數(shù)作為起始位置,最大步數(shù)作為終止位置,計算步數(shù)的中間值,運行步進(jìn)電機(jī)到達(dá)此位置;接著Y方向步進(jìn)電機(jī)運行,由于最佳觀測位置在滾珠絲桿中部,可以采用二分法快速尋找最佳位置,Y方向步進(jìn)電機(jī)先運行至中間位置記錄此時的電壓值,再運行至滾珠絲桿的頂端極限位置,記錄此時的電壓值,比較起始、中間、頂端的電壓值,取較大兩個作為起始和終止位置,繼續(xù)運行步進(jìn)電機(jī)到此時的中間位置,接著比較,以此類推,直到步進(jìn)電機(jī)到達(dá)最佳位置不再運行,這樣可以使基座快速到達(dá)最佳觀測位置。
[0033]火焰點亮初始,將光譜獲取單元移動至任意兩個檢測位置,其檢測光譜圖如圖3所示,圖中,兩個光譜圖整體上高度有一定的差異,說明整體光譜變化趨勢相同,此時在300nm?320nm之間的波峰有明顯的差異,且與其他幾處較高的波峰相差較大,判斷300nm?320nm之間的波峰為試驗檢測的元素光譜,由于此處的波峰未飽和,因此兩個檢測位置均不是該元素光譜的最佳檢測位置;采用本實用新型提供的調(diào)整裝置對光譜獲取單元的位置進(jìn)行調(diào)正,調(diào)整后的檢測光譜圖如圖4所示,300nm?320nm之間的出現(xiàn)一個獨立的波峰,由于該波峰已經(jīng)趨于飽和,且比其他波峰還要高,因此可確定此時的檢測位置為最佳檢測位置;將采集到的光通過中心波長為310nm的帶通濾光片獲取此處的波峰。
【主權(quán)項】
1.一種用于ICP離子源火焰檢測的位置調(diào)整裝置,至少包括支架、固定在支架上的電動機(jī)和由電動機(jī)驅(qū)動的滾珠絲杠副,其特征在于:支架上固定有X方向移動組件、Y方向移動組件和用于安裝ICP離子源火焰檢測組件的基座,X方向移動組件和Y方向移動組件所在平面平行于ICP離子源火焰,X方向移動組件和Y方向移動組件均包括電動機(jī)、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌滑塊副和滾輪,導(dǎo)軌滑塊副安裝于支架上,電動機(jī)固定于導(dǎo)軌滑塊副的滑塊上,滾珠絲杠副的絲杠一端連接電動機(jī)的輸出軸,另一端與滾輪連接,支架上沿X方向或Y方向設(shè)有滑槽,滾輪位于滑槽中并且可沿滑槽滾動,X方向滾珠絲杠副和Y方向滾珠絲杠副均與基座螺紋連接,基座的四個側(cè)面上均設(shè)有限位開關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于ICP離子源火焰檢測的位置調(diào)整裝置,其特征在于:裝置中設(shè)有控制單元,所述控制單元包括控制器和由線性光敏傳感器及其輸出端上并聯(lián)的電阻構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換模塊,限位開關(guān)與線性光敏傳感器均連接控制器的輸入端,電動機(jī)連接控制器的輸出端,線性光敏傳感器位于ICP離子源火焰檢測組件的出光側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于ICP離子源火焰檢測的位置調(diào)整裝置,其特征在于:所述控制器為哈佛結(jié)構(gòu)的8位工業(yè)級單片機(jī),單片機(jī)內(nèi)置ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,電動機(jī)優(yōu)選步進(jìn)電機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于ICP離子源火焰檢測的位置調(diào)整裝置,其特征在于:所述ICP離子源火焰檢測組件為由聚光鏡、檢測光纖和帶通濾光片構(gòu)成的光譜獲取單元,聚光鏡與帶通濾光片通過檢測光纖連接,線性光敏傳感器位于帶通濾光片的出光側(cè),帶通濾光片與線性光敏傳感器封裝于遮光管中。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于ICP離子源火焰檢測的位置調(diào)整裝置,其特征在于:所述檢測光纖為Y型檢測光纖,Y型檢測光纖的公共端通過接頭連接聚光鏡,兩個分叉端的其中一個連接帶通濾光片。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于ICP離子源火焰檢測的位置調(diào)整裝置,其特征在于:基座上設(shè)有安裝板,安裝板的一端固定于基座上表面,另一端上開設(shè)有圓通孔,聚光鏡固定于圓通孔中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于ICP離子源火焰檢測的位置調(diào)整裝置,其特征在于:所述支架包括兩個U型支架和兩個矩形支架,滑槽開設(shè)于矩形支架上,導(dǎo)軌滑塊副安裝于U型支架上。
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于ICP離子源火焰檢測的位置,包括支架、固定在支架上的X方向移動組件和Y方向移動組件,以及用于安裝ICP離子源火焰檢測組件的基座,X方向移動組件和Y方向移動組件均包括電動機(jī)、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌滑塊副和滾輪,導(dǎo)軌滑塊副安裝于支架上,電動機(jī)固定于導(dǎo)軌滑塊副的滑塊上,滾珠絲杠副的絲杠一端連接電動機(jī)的輸出軸,另一端與滾輪連接,支架上沿X方向或Y方向設(shè)有滑槽,滾輪位于滑槽中并且可沿滑槽滾動,X方向滾珠絲杠副和Y方向滾珠絲杠副均與基座螺紋連接,基座的四個側(cè)面上均設(shè)有限位開關(guān);本實用新型能夠快速實現(xiàn)最佳檢測位置的調(diào)節(jié),具有快速調(diào)節(jié)、定位準(zhǔn)確、運行穩(wěn)定的特點。
【IPC分類】G01N21/73
【公開號】CN204740207
【申請?zhí)枴緾N201520547428
【發(fā)明人】金星, 方健
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月24日