论文摘要
目前,国内质谱仪主要依赖进口,迫切需要开发具有自主知识产权的质谱仪,尤其是小型色谱/质谱联用仪。在研制小型质谱仪的过程中,开发一个测控系统的测试软件平台可为测控系统提供可靠的调试及评估手段,同时减少应用软件开发工作量,能有效缩短测控系统和仪器软件的开发周期,具有必要性和长期的应用价值。本课题来源于“十五”国家科技攻关重点课题——《质谱联用仪器的研制与开发》,研究内容为研制出适用于该课题所研制的GC-Trap、GC-Q两套质谱联用仪器（统称GC-MS）的测控系统的测试软件平台。本课题研究中所应用的技术和获得的成果对小型质谱仪的开发具有一定的参考价值。GC-MS测控系统测试软件平台要满足测控系统主要硬件模块的功能、性能以及性能参数的测试。根据GC-MS测控系统的特点和测试需求,将整个平台分为基于Microsoft VC++开发的综合测试平台和基于LabVIEW开发的16位同步ADC电路性能参数测试平台两个子平台实现。综合测试平台主要解决基于以太网通讯实现测控系统主要硬件模块的功能测试和性能测试的问题。测试功能的开发基于网络协议编程实现。网络协议编程的研究内容包括Winsock实现TCP/IP通信的编程方法、测控系统协议体系的研究、测控协议的封装与解析函数的实现。测试功能开发分功能测试和性能测试,按模块分为RF模块相关测试、AC信号模块功能测试、DA相关测试、DO测试和数据采集相关测试,研究内容为硬件模块的控制流程设计和实现各项测试的方法。离子阱SWIFT动态链接库是为GC-Trap选择离子扫描分析而特别设计,同时也起到测试AC信号模块任意波形发生功能的作用。研究SWIFT技术主要集中在研究频域相位调制技术降低时域信号动态范围的原理和相位平滑技术减少功率损失的原理。本文采用Matlab与VC++混合编程的方法来实现SWIFT动态库的开发,并给出动态链接库的静态调用和动态调用的方法。16位同步ADC电路性能参数测试平台主要实现GC-MS测控系统中高速数据采集模块的性能参数测试。其分析数据为高速数据采集模块的数据采集结果,由综合测试平台提供。平台的实现包括基于统计学的码密度直方图法测试静态性能参数的理论研究、基于频谱分析的频域测试法测试动态性能参数的理论研究和基于LabVIEW的ADC电路性能参数测试平台的开发。本课题所研制的GC-MS测控系统测试软件平台已应用于GC-MS测控系统的研制过程。其中综合测试子平台功能完整、操作简便,在测控系统的设计中起到指导性作用。离子阱SWIFT动态链接库通过仪器应用软件调用已应用于GC-Trap离子阱选择离子扫描实验,实现了任意质荷比范围的离子提取,效果明显。16位同步ADC电路性能参数测试子平台不仅能对GC-MS高速数据采集模块的静态和动态性能参数进行测试,还可作为通用的ADC电路参数性能评估工具。本测试平台目前存在的一些不足如综合测试平台还不能方便的移植到主板嵌入式系统中进行不受网络状态影响的测控系统硬件测试的问题,以及SWIFT动态链接库的运行需依赖Matlab数学库的问题都有待进一步研究解决。