[发明专利]一种自动增益反馈控制方法及装置

说明书

本发明提供一种自动增益反馈控制方法，首先获取被控系统的输出信号和预先设定频率的参考信号，并对参考信号进行延时；然后根据延时后的参考信号和被控系统的输出信号，得到反馈控制信号；最后根据反馈控制信号调整被控系统的输入信号。本发明还提供一种自动增益反馈控制装置。本发明通过对延时后的参考信号和被控系统的输出信号进行处理，得到反馈控制信号，并根据该反馈控制信号改变被控系统输入信号的幅度大小，以实现被控系统的输出中与参考信号频率相同的信号的幅度恒定，而不影响被控系统的输出信号中包含的其他频率信号的幅度。本发明可对10M以内的正弦波信号或正弦波扫频信号进行控制，能够对高压射频电源输出信号的幅度进行精确控制。

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，尤其涉及一种用于质谱仪高压射频电源幅度的自动增益反馈控制方法及装置。

背景技术

质谱仪是一种根据离子质荷比对物质进行定性、定量的物质分析及成分鉴定的科学仪器，具有很高的分辨率及灵敏度。通常，质谱仪主要由离子源、离子传输系统、质量分析器、检测器、真空系统和数据采集系统组成。其中，质量分析器有多种类型，例如，四极杆、离子阱、飞行时间、傅里叶变换离子回旋共振阱等。相比于其它质量分析器，离子阱质量分析器可以在更高的气压条件下工作，成为小型化质谱仪的理想选择之一。

在利用离子阱质量分析器进行质量分析时，在质量分析器的电极上加载射频电压，并扫描射频电压来筛选离子，以对离子进行质量分析。正弦波频率扫描模式是一种全新的扫描方式。在扫描阶段中，正弦波频率扫描模式利用幅度稳定不变频率随时间变化的正弦波激发离子。在相同的功耗和体积下，正弦波频率扫描模式相对于幅度扫描模式可以进一步扩展质谱测量的质量范围。并且由于正弦波不含有陡峭的边沿，电磁兼容性能也得到了一定的提升。

在扫描阶段，如果RF(Radio Frequency，射频)信号幅度无法保持稳定，即使变化幅度很小，也将对质谱图谱峰造成偏移。RF信号幅度的稳定性十分重要。

采用反馈控制方法来稳定放大器的增益是电子线路中最广泛的应用之一。而根据系统输出的电压幅度作为反馈信号来自动控制增益的电路叫做AGC(Automatic GainControl，自动增益控制)。而传统的AGC电路是通过检测输出电压的平均值来调节放大电路的增益。当输出电压的平均值小于设定的电压的平均值时，增大放大器的增益，反之则降低放大器的增益。

AGC电路是通过将输出电压平均值通过检测电路变换为合适的直流电频反馈到压控增益控制器的增益控制端来对实现自动增益控制的，检测电路一般由检波电路加低通滤波构成。

对于输出电压的检波电路部分，最简单的检波电路为二极管峰值检测电路。而对于该种电路，当输入信号的幅度固定不变，二极管峰值检测电路输出信号的平均幅度会随着输入信号的频率的变化而变化。复杂一些的可以用运放构成峰值电压检测电路，有效值检测电路。还可以使用集成的有效值/峰值检测芯片，使用集成芯片来做成的检测电路的精度则主要受器件性能的限制。

低通滤波是将检波电路输出的信号做平均处理，即提取信号中的直流成分，再根据所选压控增益放大器的特性，将该直流成分进行合适的处理以后就可以作为该压控增益放大器的控制电压。通常该低通滤波器的时间常数决定了AGC电路的反应时间。若时间常数过大，则会导致AGC作用迟钝，即在输出变化后，需要过一段时间才会产生增益调节作用。若时间常数过小，则可能会出现反调制现象。因此，低通滤波器的滤波时间要大于输入信号中的最低频率分量的的周期。

由于射频高压模块长时间工作时温度带来的变化会使其传递函数发生变化，导致输出的幅度出现变化，因此再用一个AGC控制模块来控制高压射频电源能够使得输出的幅度更加稳定，质谱仪所得到的分析结果也更加精确。

但是，发明人在实现本发明时发现，现有技术的AGC电路存在以下缺陷：采用现有的检波电路时，假如输入信号由多个频率的信号组合而成，则其检测得到的结果就是该混合信号的电压的平均幅度，无法实现提取其中某个频率信号的幅度信息。

发明内容