專利名稱：亞微米氣溶膠粒子譜分部自動采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動采集系統(tǒng)，特別是亞微米氣溶膠粒子譜分部自動采集系統(tǒng)。
亞微米氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀是美國TSI公司生產(chǎn)的儀器。它由3部分組成(1)氣泵、(2)主機(jī)、(3)控制器。氣泵和主機(jī)由氣路相聯(lián)、主機(jī)和控制器由電信號相聯(lián)。它的功能是測量大氣中氣溶膠的濃度。測量范圍從0.0032微米～1微米的顆粒物的含量。在此范圍內(nèi)又分10個(gè)檔即0.0032、0.0056、0.010、0.0176、0.032、0.056、0.10、0.176、0.32、0.56、1，它們的單位是微米，每檔代表不同粒子直徑的濃度。
亞微米氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀除提供整個(gè)尺度范圍的總量外，還提供粒子濃度、表面積，以及每個(gè)尺度范圍的體積。
根據(jù)粒子的光散射能力能夠確定粒子的大小，并可以將不同尺度的粒子分別計(jì)數(shù)。由于每個(gè)粒子都獨(dú)立地散射來自光源的光，散射光的強(qiáng)度與粒子大小有關(guān)。散射光被導(dǎo)光系統(tǒng)會聚并被導(dǎo)向電光探測器。每一個(gè)粒子散射光產(chǎn)生一個(gè)光電探測器輸出脈沖。脈沖強(qiáng)度反應(yīng)粒子大小，脈沖數(shù)目表示粒子數(shù)目。但是實(shí)際上我們不能測量和計(jì)算每一個(gè)脈沖，而只能將脈沖強(qiáng)度分成若干級，使之對應(yīng)一個(gè)粒子尺度范圍，每一個(gè)級別內(nèi)的脈沖數(shù)目代表該尺度范圍的粒子總數(shù)。
首先，亞微米氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀通過氣泵把室外要分析的氣體抽到主機(jī)內(nèi)部的反應(yīng)室中。儀器通過控制器控制主機(jī)內(nèi)部的高壓源產(chǎn)生高壓，對反應(yīng)室內(nèi)氣體進(jìn)行高壓放電。測量不同直徑顆粒物則產(chǎn)生不同的高壓。放電后由接收器接收到一個(gè)微小電流，再傳給放大器，對信號進(jìn)行放大。放大后的信號傳給顯示器。顯示器一方面顯示由放大器傳來的顆粒物濃度的模擬量，模擬量經(jīng)控制器內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，再由顯示器顯示顆粒物的濃度。另一方面則接收控制器在控制高壓源的同時(shí)，傳出的一個(gè)信號給顯示器，這個(gè)信號就是對應(yīng)某個(gè)通道要顯示的那個(gè)直徑的粒子信號。控制器上有11個(gè)控制燈，每個(gè)燈代表不同尺度范圍的粒子總數(shù)的濃度。作為環(huán)境監(jiān)測，我們需要24小時(shí)可收入氣溶膠的資料，但儀器如果24小時(shí)連續(xù)工作，則儀器的壽命將嚴(yán)重減少，并且需要多人24小時(shí)輪班進(jìn)行觀測，作數(shù)據(jù)記錄，一般來講氣溶膠變化較慢，作為分析顆粒物的變化每天的整點(diǎn)數(shù)就可以了，因此為了結(jié)省人力和記錄更加準(zhǔn)確，我們需要作一個(gè)自動控制系統(tǒng)，對儀器進(jìn)行定點(diǎn)開機(jī)復(fù)位運(yùn)行、取數(shù)，并定點(diǎn)關(guān)機(jī)。
本發(fā)明的目的是提供一種定點(diǎn)開機(jī)復(fù)位運(yùn)行、取數(shù)和定點(diǎn)關(guān)機(jī)的控制氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀的控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的主要特點(diǎn)是包括氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀，還包括CPU，所述CPU分別控制系統(tǒng)控制器、存儲器和顯示器，所述的的系統(tǒng)控制器分別控制氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀的控制器和氣泵、主機(jī)、顯示器。
當(dāng)控制系統(tǒng)運(yùn)行使用后，它只要計(jì)算不斷電的情況下，能夠在幾個(gè)月或幾年的連續(xù)工作不用人來管，全部自動化，并且為解決文件過大問題，以一天一個(gè)文件名存儲數(shù)據(jù)，到第二天自動換為另一個(gè)文件名。


圖1是氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀的示意圖。
圖2是氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀和控制系統(tǒng)的示意圖。
圖3是系統(tǒng)控制器的示意圖。
首先我們作一套控制系統(tǒng)包括軟件和硬件，硬件包括控制器，它主要控制分析儀器氣泵、主機(jī)、顯示器的電源開關(guān)，另外控制氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀分析儀的復(fù)位和定行，這樣再監(jiān)測氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀分析儀的控制燈，當(dāng)控制燈亮?xí)r讀氣溶膠濃度，并把它存入存儲器中，現(xiàn)再對以上功能作一介紹1)CPU是中央處理器，主要控制、控制器、存儲器和顯示器及時(shí)鐘系統(tǒng)，它要和軟件一起處理各種情況，首先它要時(shí)實(shí)監(jiān)視自己的時(shí)鐘系統(tǒng)，每當(dāng)?shù)?5分時(shí)向控制器發(fā)出工作命令，到10分時(shí)向控制器發(fā)出關(guān)閉氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀分析儀器電源。如此這樣一直到下個(gè)55分再做以上工作。
2)控制器當(dāng)控制器接收到中央處理器命令后，它就依次做以下工作a)打開氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀分析儀的氣泵、主機(jī)和控制器電源；b)而后對氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀分析儀的控制進(jìn)行復(fù)位和運(yùn)行命令；c)初始化后，則監(jiān)測氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀控制器的高壓源的控制信號，當(dāng)監(jiān)視到等通訊控制燈亮?xí)r，則讀氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀分析儀上的進(jìn)行放大后的模擬信號記錄下，一直做到整點(diǎn)后的10分鐘。這時(shí)控制器接到CPU發(fā)出的關(guān)閉儀器命令，控制器依次關(guān)閉控制器、主機(jī)和氣泵電流。
3)存儲器它接收CPU中央處理器傳送過來的時(shí)間通訊號和氣溶膠值。
4)顯示器主要顯示存儲器記錄下來的數(shù)據(jù)，以便觀測人員在檢查儀器是否正常比較直觀。
所述的系統(tǒng)控制器主要由5部分組成1)CPU信號接收器；2)電源控制器；3)3030分析儀信號控制器；4)3030分析儀控制的狀態(tài)接收器；5)A/D轉(zhuǎn)換器。
CPU信號接收器主要負(fù)責(zé)接收中央處理器CPU的發(fā)送來的命令和傳出命令。
電源控制器當(dāng)接收到CPU信號接收器發(fā)送來的開關(guān)3030分析儀氣泵、主機(jī)和控制器的電源時(shí)，起動控制電源開關(guān)。
信號控制器當(dāng)接收到CPU信號接收器發(fā)送來的控制命令后，則對3030分析儀控制器進(jìn)行復(fù)位和運(yùn)行命令，而后3030分析儀則進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
狀態(tài)接收器當(dāng)3030控制器上的通道控制器燈亮后，發(fā)出一控制信號給CPU信號接收器，CPU信號接收器收到信號后，給中央處理器CPU發(fā)送一個(gè)信號，這樣中央處理器CPU就可以讀數(shù)據(jù)了。A/D轉(zhuǎn)換器當(dāng)中央處理器CPU接收到4狀態(tài)控制器的信號后，則通過A/D轉(zhuǎn)達(dá)換器讀3030分析儀的氣溶膠濃度值，并對它進(jìn)行模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)量，并把它通過中央處理器送到存儲器中，把氣溶膠濃度值保存起來，以備以后分析。
權(quán)利要求
1.一種亞微米氣溶膠粒子譜分部自動采集系統(tǒng)，包括氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀，其特征在于包括CPU，所述CPU分別控制系統(tǒng)控制器、存儲器和顯示器，所述的的系統(tǒng)控制器分別控制氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀的控制器和氣泵、主機(jī)、顯示器。
2.按權(quán)利要求1所述的采集系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)控制器包括由CPU控制的CPU信號接收器，所數(shù)CPU信號控制器接收中央處理器CPU發(fā)送的命令和傳出命令；CPU信號接收器分別控制分析儀氣泵和控制器，啟動控制電源的開關(guān)；連接在CPU信號接收器和分析儀控制器之間的信號控制器對分析儀控制器發(fā)出復(fù)位和運(yùn)行命令，分析儀開始數(shù)據(jù)采集；狀態(tài)接收控制器連接在CPU信號接收器和分析儀控制器之間，用于控制中央處理器讀取信號；A/D轉(zhuǎn)換器連接在分析儀控制器和中央處理器CPU之間，用于把分析儀讀取的氣溶膠濃度值轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量。
全文摘要
一種亞微米氣溶膠粒子譜分部自動采集系統(tǒng),包括氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀,還包括CPU,所述CPU分別控制系統(tǒng)控制器、存儲器和顯示器,所述的的系統(tǒng)控制器分別控制氣溶膠光學(xué)計(jì)數(shù)器分析儀的控制器和氣泵、主機(jī)、顯示器。當(dāng)控制系統(tǒng)運(yùn)行使用后,它只要計(jì)算不斷電的情況下,能夠在幾個(gè)月或幾年的連續(xù)工作不用人來管,全部自動化,并且為解決文件過大問題,以一天一個(gè)文件名存儲數(shù)據(jù),到第二天自動換為另一個(gè)文件名。
文檔編號G01N1/22GK1368633SQ0110266
公開日2002年9月11日 申請日期2001年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月7日
發(fā)明者王明星, 張仁鍵, 石立慶 申請人:中國科學(xué)院大氣物理研究所