Автоматизированный измерительно-вычислительный комплекс специализированного масс-спектрометра МТИ-350Г

• Автор: Новиков, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новоуральск
• Количество страниц: 167 с.

Перечень сокращений, условных обозначений, единиц и терминов

1 Принципы автоматизации масс-спектрометрических приборов

1.1 Обзор шин промышленной и лабораторной автоматизации

1.2 Современные fieldbus-системы

1.3 Особенности программного обеспечения систем автоматизации

1.4 Открытые системы и проблемы стандартизации

1.5 Структура и функционирование сети CAN

1.5.1 Область применения и технические характеристики CAN

1.5.2 Принципы работы CAN

1.5.3 Сравнение CAN с другими сетями

1.5.4 Стандарты CAN

1.5.5 Формат кадра сообщения CAN
1.5.6 Управление ошибками в протоколе CAN
1.6 Выводы к главе
2 Структура и функционирование комплекса средств управления масс-спектрометром (КСУМ)
2.1 Структура КСУМ и организация информационного обмена
2.2 Канал регистрации ионных токов
2.2.1 Блок регистрации токов
2.2.2 Блок питания умножителя
2.2.3 Принцип действия КРИТ
2.3 Канал питания электромагнита анализатора
2.3.1 Блок питания магнита
2.3.2 Блок стабилизации индукции
2.3.3 Принцип действия КПЭА
2.4 Канал питания газового источника ионов
2.4.1 Блок высокого напряжения
2.4.2 Блок питания источника
2.4.3 Принцип действия КПГИИ
2.5 Канал индикации вакуума
2.5.1 Контроллер системы откачки
2.5.2 Блок индикации форвакуума
2.6 Блок управления клапанами
2.7 Программное обеспечение сетевых контроллеров
2.8 Протокол прикладного уровня
2.8.1 Адресация узлов сети и распределение идентификаторов
2.8.2 Способы вызова и типы сообщений
2.8.3 Фрагментированные сообщения
2.8.4 Системные сообщения
2.8.5 Прикладные сообщения
2.9 Оценка эффективности КСУМ
2.9.1 Оценка стабильности работы электронных схем
2.9.2 Производительность системы информационного обмена
2.10 Выводы к главе
3 Методы и алгоритмы обработки масс-спектрометрических данных
3.1 У правление разверткой магнита анализатора
3.2 Разделение перекрывающихся масс-спектрометрических пиков
3.3 Аппроксимация масс-спектров методами вейвлет-анализа
3.3.1 Обзор методов аппроксимации данных
3.3.2 Разновидности вейвлет-анализа и свойства вейвлетов
3.3.3 Быстрое вейвлет-преобразование
3.3.4 Обработка масс-спектров с помощью вейвлет-фильтра
3.4 Способ учета фактора «памяти» масс-спектрометра
3.5 Выводы к главе
4 Структура и функционирование ПК МТИ-3 50Г
4.1 Структура ПК МТИ-350Г
4.1.1 Модуль управления техническими средствами МТИ-350Г
4.1.2 Модуль «Тесты»
4.1.3 Модуль «Котировочная среда»
4.1.4 Модуль «Измерения»
4.1.5 Модуль «Общие настройки»
4.2 Автоматизация процесса измерений изотопного состава урана
4.2.1 Круглосуточный график измерений
4.2.2 Алгоритм измерения перепада давлений в технологической
трассе
4.2.3 Автоматические измерения изотопного состава урана
4.3 Передача результатов измерений в сетевую базу данных
4.4 Защита информации от несанкционированного доступа
4.5 Результаты испытаний ПК МТИ-350Г
4.6 Выводы к главе
Заключение
Литература
Приложение А (обязательное) Коэффициенты вейвлетов Добеши 1
порядков
Приложение Б (обязательное) Многолучевые методы определения изотопного состава урана на масс-спектрометре МТИ-350Г. Расчетные
формулы
Приложение В (обязательное) Однолучевой метод определения изотопного состава урана на масс-спектрометре МТИ-350Г. Расчетные формулы
Основными требованиями к этим системам являются надежность и высокая стабильность электронных схем, влияющих на показатели точности масс-спектрометрических измерений.
Взаимодействие технических средств масс-спектрометра построено на базе интерфейса CAN. Связь управляющей ЭВМ с шиной CAN реализована в двух вариантах - с помощью контроллеров PCL-841 (производства Advantech) [69] и IXXAT USB-to-CAN (IXXAT Automation GmbH, Германия) [70,71]. Основным является PCL-841. Интерфейсные модули IXXAT предполагается использовать на последующих масс-спектрометрах серии МТИ-350. Сравнение этих двух устройств, их технических характеристик и возможностей будет приведено в конце главы.
Каждый из электронных блоков, показанных на рисунке 4 и входящих в состав КСУМ, обладает унифицированным мезонинным модулем CAN, оснащенным собственным микроконтроллером, который реализует функциональность этого блока и поддерживает информационный обмен с другими устройствами сети CAN.
2.2 Канал регистрации ионных токов
Канал регистрации ионных токов предназначен для усиления и измерения ионных токов, попадающих на коллекторы и вторично-электронный умножитель приёмника ионов. В состав канала входят следующие узлы:
- блок регистрации токов;
- блок питания умножителя;
- многоколлекторный приемник ионов.
2.2.1 Блок регистрации токов
Блок регистрации токов [68] предназначен для обеспечения питания электрометрических усилителей, приема от них усиленного сигнала, пропорционального ионному току, преобразования выходного напряжения усилителей ионного тока (УИТ) в импульсную последовательность с частотой, про-