四极质谱仪通用数字控制系统结构的研究

设计了一个能在四极杆和四极离子阱质谱仪中通用的数字控制系统结构。新结构在商业仪器PolarisQ结构的基础上,增加了PC104总线用于扩展硬件,以32位MCU和FPGA为核心处理器,基于操作系统uClinux的多任务编程而不使用DSP器件,设计了通用远程控制协议和基于FPGA的分时段同步程序。基于这种结构开发的数字控制系统在EI-四极杆,EI-矩形离子阱,ESI-矩形离子阱3种产品样机中成功应用。相比现有的结构,新结构兼备了小型化和通用性。

四极离子阱数字式共振激发控制技术的研发与应用

共振激发控制技术是提高四极离子阱分辨率、灵敏度，实现其多级质谱分析的关键技术。针对质谱仪小型化趋势，提出基于现场可编程门阵列（filed-programmable gate array，FPGA）软件实现直接数字合成器（direct digital synthesizer，DDS）信号幅度调制的方法，开发出数字式共振激发控制技术，研制出结构更简单的共振激发控制系统。在对性能要求较高的电喷雾离子源-矩形离子阱质谱仪中，应用这套系统实现了单质荷比选择离子、三级质谱分析和600-2000Thomson质荷比范围的全扫描等功能。相比使用模拟技术实现幅度调制的控制单元，数字式共振激发控制单元的功耗只有其10％，系统性能也满足四极离子阱的需求。

城市自来水管道漏点检测仪的设计

自来水管道漏水给国家造成重大的经济损失,针对传统漏水检测的被动检修法和听音法的不足,提出了采用互相关技术,利用超声传感器,实现地下自来水管道漏水部位定点检测的设计思想,给出了水漏检测仪的硬件设计框图和软件流程图。该仪器采用新型低功耗内含12位A/D转换器的16位单片机MSP430F149与数字信号处理专用芯片TMS320C5402,简化了电路结构,提高了数据处理速度,实现了数据的实时处理及显示。实验证明:整个仪器的测量误差在0.3m内,达到了预期要求。