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计算机实测在小质谱仪中的应用 ——实验仪器计算机化探索
计算机实测在小质谱仪中的应用 ——实验仪器计算机化探索 报告者：王扬 学号：
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大纲 背景和动机 问题的提出及设想 我的工作 结论
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背景和动机
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背景和动机 小质谱仪的不足: 手动定标，精度不高 反复多次，工作量大 浪费纸张
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背景和动机 小质谱仪的不足: 手动定标，精度不高 反复多次，工作量大 浪费纸张
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背景和动机 小质谱仪的改进: 将基于纸笔记录的XY记录仪改造成电脑采集数据。 * 操作简单，处理方便 * 提高精度，深入分析，
* 节省纸张，利于环保
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背景和动机 其实，计算机化采集数据在很多实验中已经出现……
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背景和动机 其实，计算机化采集数据在很多实验中已经出现……
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背景和动机 其实，计算机化采集数据在很多实验中已经出现……
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背景和动机 其实，计算机化采集数据在很多实验中已经出现……
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问题的提出和设想
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问题的提出与设想 问题的提出：如何实现小质谱仪的计算机化采集数据？ 需要满足的要求如下： a. 信号必须能被AD卡所采集
（ 扫描电压范围：0-300V 微电流计放大后的信号：1-25mV 一般AD能采集的电压范围：-10-20V） b. 用计算机编程控制AD卡采集数据，C/VC/Labview…
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问题的提出与设想 解决方案： 制造一台XY适配仪，将信号转化为AD卡能采集的范围之内 设计一个软件，操纵AD卡获取数据
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问题的提出与设想 问题的拓展：能否设计出一个广泛应用的设备（包括软件和硬件），对物理实验中的模拟信号采集和处理？
很多实验都可以用类似的设备处理信号,比如 Franck-Hertz实验，Zeeman效应实验, Gamma能谱实验，一套可移植，可扩展，广泛使用的仪器无疑能节省资源和费用。
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问题的提出与设想 考虑到应用性，我们注意到以下几点： 硬件要求：
XY适配仪应该能将不同幅度的信号转化为合适AD卡读取的信号，（在我们遇到的实验中，一般都为电压信号，最高几百伏，最低几个毫伏） XY适配仪的响应时间要足够小。 XY适配仪仪对信号的干扰越小越好，以免信号失真 d. XY适配仪的输入与输出阻抗要符合要求，输入阻抗要足够大，以便获取微弱信号
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问题的提出与设想 2. 软件要求： e. 所编软件应该简单易懂，便于维护。 f. 所编软件应考虑到测量精度以及计算机的响应速度
g. 所编软件应具有可扩展性，能方便的移植到不同的实验上
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我的工作
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我的工作 任务列表： 1.前置放大器（preamp）的选配
2.有关参数的收集，包括输入信号的最大值与最小值，输出信号的要求，AD转换卡的技术参数，以及测量精度的要求 3.汇总相关数据，提出初步设计方案，与公司洽谈. 4.着手labview的编程工作。 5.仪器到手后进行调试，修改，完善。
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我的工作 一. 硬件部分 XY适配仪的设计，要满足的功能如下： 1。X，Y信号放大，缩小功能，考虑到实际，设定为7档，为10-2-104倍
2。AD卡保护功能，USB-1208FS AD卡工作范围-10-20V 3。过载指示，提示使用者减小放大倍数 4。绝缘性能，两路信号不互相干扰。 USB XY Adapter Overload LED 104 104 10-2 10-2 X input Y input
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我的工作 二. 软件部分 能完成基本的测量，读数，保存，分析，载入功能，分为两个模块： 基本模块
包括“运行”，“停止”， “保存”， “载入”，“选择模式”（X-Y型与Y-T型） “选择输入范围”， “选择采样率” b. 扩展模块 对不同的实验可以编写不同的功能。
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我的工作 前面板
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我的工作 程序框图：
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我的工作 实测结果，正弦波 Y-T型输入
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我的工作 实测结果，人体的电压，X-Y型输入
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我的工作 载入示意，弗兰克赫兹实验，并用两个光标读出峰的位置
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我的工作 进一步放大图像，仔细寻找峰的位置
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我的工作 保存示意
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我的工作 利萨如图形 1：1
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我的工作 利萨如图形 1：2
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我的工作 利萨如图形 2：3
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我的工作 一些问题及分析 有毛刺，信号有失真，电脑进行动作（比如最大化窗口）时信号会畸变。 原因：
采用了连续扫描，扫描之间的等待时间由电脑决定。这样就造成了失真。 采用逐点扫描，则速率最高 200S/s。 如何解决二者的矛盾，可能是下一阶段努力的方向，也有可能不是问题（200S/s对于小质谱已足够）
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结论
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结论 用计算机实测技术对质谱仪实验进行了改造，节约了实验者花在处理数据上的时间和精力，提高了实验效率。
所得到的结果方便进一步分析，有利于实验者对物理现象进行深入研究，使实验达到一个新高度。 所用的硬件和软件可以方便的移植到别的实验上去，节约开支，方便维护和开发。
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致谢： 感谢姚红英，汪人甫，俞熹老师的支持和指导 感谢刘方泽同学的讨论
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Wang Yang
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