[发明专利]基于CCD的原位分析仪的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱采集设备控制技术，尤其涉及一种基于CCD的原位分析仪的控制方法。

背景技术

原位分析仪是一种用于测定材料化学成分、元素成分分布、夹杂物分布及偏析度、疏松度的光电检测设备，其基本原理是，以逐点扫描方式激发样品表面产生原子激发光谱，通过光电检测设备对原子激发光谱进行采集，然后根据采集到的原子激发光谱对样品进行建模分析。

之前，原位分析仪中用于采集原子激发光谱的光电检测设备大多采用光电倍增管；与CCD相比，光电倍增管存在诸多劣势，随着CCD技术的日臻完善，在原位分析仪中用CCD替代光电倍增管实现谱线采集的技术已成为该领域的主流研发方向。

原位分析仪在进行谱线采集时，主要需要考虑两方面因素，其一，物质激发时发出的光谱覆盖范围较广，从短波紫外到长波红外几乎都有，其二，光学系统存在的像差无法避免，导致谱线在焦面聚焦后有一定的峰宽；考虑到前述两种因素，将CCD结合到原位分析仪中时，谱线采集装置通常采用无缝拼接的多片小像元尺寸CCD来搭建，将小像元尺寸的多片CCD进行无缝拼接，可实现高分辨精度的全谱采集；然而，随着像元尺寸的减小及光谱覆盖范围的增加，单片CCD的像元数及所使用的CCD数量也将成倍增加，以单片有效像元为3072元的CCD为例，当采用16位AD转换芯片时，单独一片CCD一个扫描点的数据量就有6KB，当CCD片数及扫描点增加，数据量也将成倍增加，若将所有CCD数据上传并逐一对所有谱线进行分析，不仅数据传输压力巨大、影响操作效率，而且后期的分析工作也较为复杂、工作量巨大，此外，海量的数据也不利于后续建模分析。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种基于CCD的原位分析仪的控制方法，所涉及的硬件包括上位机和原位分析仪；所述原位分析仪包括控制模块、数据传输模块和谱线采集装置，所述数据传输模块的控制部和谱线采集装置的控制部均与控制模块连接，数据传输模块的输入端与谱线采集装置的输出端连接, 数据传输模块的输出端与上位机的数据采集端连接；控制模块与上位机连接；所述谱线采集装置包括多片CCD；所述上位机能通过控制模块对数据传输模块和谱线采集装置的动作进行控制；所述数据传输模块用于将谱线采集装置采集到的数据传输至上位机；其创新在于：所述控制方法包括：

1）开机后，操作人员通过上位机向控制模块输入控制参数；所述控制参数包括CCD数量和单片CCD的像元规模；控制模块根据控制参数对谱线采集装置中的各片CCD进行识别，然后控制模块控制原位分析仪进入待机状态；

2）识别完成后，控制模块控制数据传输模块为CCD分配RAM存储空间和ROM存储空间；所述RAM存储空间用于存储CCD输出的像元信号, RAM存储空间内为每块CCD上的每个像元均分配有唯一的存储地址；所述ROM存储空间用于存储读出地址，所述读出地址的数量与存储地址的数量相同，且读出地址与存储地址一一对应；数据传输模块能根据读出地址将相应存储地址内的像元信号输出至上位机；

3）操作人员通过上位机向控制模块输入运行指令，控制模块根据运行指令驱动原位分析仪进行光谱采集，谱线采集装置将采集到的像元信号输出至数据传输模块；完成了运行指令所对应的任务后，原位分析仪重新进入待机状态；

4）收到谱线采集装置输出的像元信号后，数据传输模块将各个像元信号保存至对应的存储地址中,同时，数据传输模块根据读出地址将存储地址中的像元信号实时传输至上位机；

5）上位机收到数据传输模块输出的信号后，将信号处理为相应的光谱数据，由操作人员对光谱数据进行分析；操作人员在分析过程中，通过操作上位机，从光谱数据中选择出有用数据，有用数据所对应的读出地址记为有用地址，然后上位机将有用地址发送到控制模块，控制模块控制数据传输模块将ROM存储空间中与有用地址对应的读出地址置为有效，其余读出地址置为无效；

6）后续操作过程中，当数据传输模块收到谱线采集装置输出的像元信号后，数据传输模块仅将有用地址所对应的像元信号实时传输至上位机。