基于ZYNQ的ICP-MS数据采集处理系统设计与实现

作     者：苏伟童 韩文念 王康 田霖 赵珍阳 张勇 田中朝 汪曣 SU Wei-tong;HAN Wen-nian;WANG Kang;TIAN Lin;ZHAO Zhen-yang;ZHANG Yong;TIAN Zhong-chao;WANG Yan

作者机构：天津大学天津300072 天津智谱仪器有限公司天津300134 山东东仪光电仪器有限公司山东烟台264000 

基　　金：山东省重大科技创新工程项目“三重四极杆电感耦合等离子体质谱仪的研制及产业化”(2018YFGH0302) 

出 版 物：《质谱学报》 (Journal of Chinese Mass Spectrometry Society)

年 卷 期：2022年第43卷第4期

页      码：473-481,I0004页

摘      要：数据采集系统是电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的重要组成部分。本研究针对ICP-MS需要同步采集脉冲和模拟信号,且信号信噪比低的问题,提出了一种基于ZYNQ芯片的数据采集处理解决方案。利用ZYNQ集处理器和可编程逻辑于一体的特性,在ARM端搭载了用于流程控制及以太网通讯的FreeRTOS实时操作系统,在FPGA端基于FIR compiler和MCDMA IP核实现了数据的采集、缓存、动态滤波及传输。脱机测试结果表明,脉冲计数误差率小于0.0005%,模拟计数线性度高达0.99998,数字滤波幅频特性曲线与理论基本一致。在本团队自行研制的ICP-MS仪器中,利用本系统测试标准调谐液TUNE D,数据采集满足仪器需求,配置64阶低通滤波后,模拟计数中^(115)In谱峰信噪比提高了49.59%。该系统FPGA端各资源占用率均小于50%,片上总功耗仅为2.28 W,有利于推动质谱仪小型化、智能化发展。

主 题 词：电感耦合等离子体质谱(ICP-MS) ZYNQ 数据采集 动态数字滤波 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7538/zpxb.2021.0216

馆 藏 号：203113379...