李玉豪
【摘 要】随着科学技术的不断发展，虚拟仪器已经成为了当前四极杆质谱测控系统的主要设备，相对于传统仪器而言，虚拟仪器主要基于计算机技术而产生，其应用效果以及相对良好。本文在简要介绍了虚拟仪器以及四极杆质谱测控系统的同时，详细研究了基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统的设计与实现的问题，希望能够为有关领域提供参考，从而使虚拟仪器技术下的四级杆质谱测控系统的功能能够达到更好。
【关键词】虚拟仪器技术 四极杆质谱 测控系统 设计 实现
四极杆质谱测控系统是质谱测控系统的一个主要类型，基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统在应用过程中具有性价比高的优势，因此有必要对其设计问题进行研究。
1 虚拟仪器与四极杆质谱测控系统概述
1.1 虚拟仪器概述
虛拟仪器（Virtual Instruments）简称VI，是将目前所形成的仪器技术与计算机技术相结合所实现的一种仪器[1]。与计算机技术的融合是虚拟仪器相对于传统仪器特殊性的主要体现。传统仪器在运行过程中，其硬件设备出现故障不可避免，对故障的解决会影响设备的使用效率，同时也会造成维修成本的浪费，在虚拟仪器技术下，系统的修改以及优化的灵活性得到了极大程度的提高，同时设备的性能也能够得到很好的维护，这对于系统功能的顺利发挥具有重要价值。
1.2 四极杆质谱测控系统概述
四极杆质谱测控系统是质谱测控系统中的一种。质谱测控系统的功能在于对样本的质谱进行分析，进而达到了解样本基本性能的目的。目前，质谱测控系统在各个领域均有所应用，基于虚拟仪器的四极杆质谱测控系统相对于传统系统而言具有极大的应用优势，将其应用于上述检测过程中，能够有效改善传统系统存在的不足，进而更好的实现测试目的。
2 基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统的设计
2.1 框架设计
基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统框架如图1所示[2]。
基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统主要由四大模块组成，分别为登陆模块、数据采集卡控制模块、质谱仪控制模块以及激光控制模块。上述四种模块均属于Lab VIEW主程序，是在Lab VIEW8.6的环境下所开发出的一种系统程序。
2.2 硬件设计
基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统硬件主要包括电磁阀、气动阀、四级杆分析仪、转换器、分子泵、离子泵以及真空计与激光加热器等多种。其中电磁阀以及气动阀的功能在于实现对气动阀门的开启以及关闭，最终达到对阀门进行控制的目的。四级杆分析器的功能在于实现对样本的压强测试。而基于USB-CAN转换器下的分子泵等部分的功能则在于完成超高真空的实现过程。上述硬件通过与计算机中的I/0卡、串口以及USB接口的结合，实现了整个质谱测试过程。
2.3 软件设计
基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统软件主要由登陆模块、数据采集卡控制模块、质谱仪控制模块以及激光控制模块四大部分构成，对系统软件的设计需要在上述四大模块的基础上实现。
首先，对登陆模块的设计十分重要。在登陆模块中需要采取用户名加密码的设计方式实现对用户登陆权限的控制。其次，数据采集卡控制模块设计的目的要以真空腔阀门开关功能的实现为主，对此，可以通过对开关按钮的安装以及设置来实现。再次，质谱仪测控模块的设计要保证其能够实现对质谱仪中信息的自动提取，同时还要能够自动的对关键数据进行保存。在整个软件模块的设计过程中，这一模块属于系统功能实现的核心，因此必须得到重视。最后，在激光加热器控制模块的设计过程中，需要包含对这一器械的开关以及探头定位等诸多方面的内容，要使加热过程能够在系统控制的前提下自动完成。
3 基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统的实现
在系统设计完成之后，为了确定系统的设计是否能够达到一定的效果，需要通过展开试验的方式来完成。本文主要针对完成超高真空和气体流动的电路与气路进行了实现。在完成设备参数的配置之后，对设备所需要的控制的合法性进行了判断，在合法的前提下，对腔内的真空水平进行了分析，并在此基础上，通过灌入待测气体的方式进行了串口测试。测试完成之后对数据进行了保存。通过对试验所得出的数据的分析发现，基于虚拟仪器技术的四级杆质谱测控系统的功能能够得到很好的发挥，因此值得被应用于实践过程中。
4 结语
综上，基于虚拟仪器技术的四级杆质谱测控系统的设计需要从硬件设计与软件设计两个角度出发来实现，在硬件设计中，保证各硬件的使用性能需要成为设计的重点。而在软件设计中，则需要从软件的功能出发，对其进行合理的设计，这样才能使其与硬件充分结合，进而达到提高系统性能的目的。
参考文献：
[1]陈家辉.基于虚拟仪器技术的四极杆质谱测控系统[D].华南理工大学，2012.
[2]郭北涛，柳洪义，曹阳，罗忠，王菲.基于虚拟仪器技术的电磁阀综合特性测控系统[J].仪器仪表学报，2010（02）：293-298.
