本發明涉及一種光譜采集設備控制技術，尤其涉及一種基于CCD的原位分析儀的控制方法。

背景技術：

原位分析儀是一種用于測定材料化學成分、元素成分分布、夾雜物分布及偏析度、疏松度的光電檢測設備，其基本原理是，以逐點掃描方式激發樣品表面產生原子激發光譜，通過光電檢測設備對原子激發光譜進行采集，然后根據采集到的原子激發光譜對樣品進行建模分析。

之前，原位分析儀中用于采集原子激發光譜的光電檢測設備大多采用光電倍增管；與CCD相比，光電倍增管存在諸多劣勢，隨著CCD技術的日臻完善，在原位分析儀中用CCD替代光電倍增管實現譜線采集的技術已成為該領域的主流研發方向。

原位分析儀在進行譜線采集時，主要需要考慮兩方面因素，其一，物質激發時發出的光譜覆蓋范圍較廣，從短波紫外到長波紅外幾乎都有，其二，光學系統存在的像差無法避免，導致譜線在焦面聚焦后有一定的峰寬；考慮到前述兩種因素，將CCD結合到原位分析儀中時，譜線采集裝置通常采用無縫拼接的多片小像元尺寸CCD來搭建，將小像元尺寸的多片CCD進行無縫拼接，可實現高分辨精度的全譜采集；然而，隨著像元尺寸的減小及光譜覆蓋范圍的增加，單片CCD的像元數及所使用的CCD數量也將成倍增加，以單片有效像元為3072元的CCD為例，當采用16位AD轉換芯片時，單獨一片CCD一個掃描點的數據量就有6KB，當CCD片數及掃描點增加，數據量也將成倍增加，若將所有CCD數據上傳并逐一對所有譜線進行分析，不僅數據傳輸壓力巨大、影響操作效率，而且后期的分析工作也較為復雜、工作量巨大，此外，海量的數據也不利于后續建模分析。

技術實現要素：

針對背景技術中的問題，本發明提出了一種基于CCD的原位分析儀的控制方法，所涉及的硬件包括上位機和原位分析儀；所述原位分析儀包括控制模塊、數據傳輸模塊和譜線采集裝置，所述數據傳輸模塊的控制部和譜線采集裝置的控制部均與控制模塊連接，數據傳輸模塊的輸入端與譜線采集裝置的輸出端連接, 數據傳輸模塊的輸出端與上位機的數據采集端連接；控制模塊與上位機連接；所述譜線采集裝置包括多片CCD；所述上位機能通過控制模塊對數據傳輸模塊和譜線采集裝置的動作進行控制；所述數據傳輸模塊用于將譜線采集裝置采集到的數據傳輸至上位機；其創新在于：所述控制方法包括：

1）開機后，操作人員通過上位機向控制模塊輸入控制參數；所述控制參數包括CCD數量和單片CCD的像元規模；控制模塊根據控制參數對譜線采集裝置中的各片CCD進行識別，然后控制模塊控制原位分析儀進入待機狀態；

2）識別完成后，控制模塊控制數據傳輸模塊為CCD分配RAM存儲空間和ROM存儲空間；所述RAM存儲空間用于存儲CCD輸出的像元信號, RAM存儲空間內為每塊CCD上的每個像元均分配有唯一的存儲地址；所述ROM存儲空間用于存儲讀出地址，所述讀出地址的數量與存儲地址的數量相同，且讀出地址與存儲地址一一對應；數據傳輸模塊能根據讀出地址將相應存儲地址內的像元信號輸出至上位機；

3）操作人員通過上位機向控制模塊輸入運行指令，控制模塊根據運行指令驅動原位分析儀進行光譜采集，譜線采集裝置將采集到的像元信號輸出至數據傳輸模塊；完成了運行指令所對應的任務后，原位分析儀重新進入待機狀態；

4）收到譜線采集裝置輸出的像元信號后，數據傳輸模塊將各個像元信號保存至對應的存儲地址中,同時，數據傳輸模塊根據讀出地址將存儲地址中的像元信號實時傳輸至上位機；

5）上位機收到數據傳輸模塊輸出的信號后，將信號處理為相應的光譜數據，由操作人員對光譜數據進行分析；操作人員在分析過程中，通過操作上位機，從光譜數據中選擇出有用數據，有用數據所對應的讀出地址記為有用地址，然后上位機將有用地址發送到控制模塊，控制模塊控制數據傳輸模塊將ROM存儲空間中與有用地址對應的讀出地址置為有效，其余讀出地址置為無效；

6）后續操作過程中，當數據傳輸模塊收到譜線采集裝置輸出的像元信號后，數據傳輸模塊僅將有用地址所對應的像元信號實時傳輸至上位機。

采用本發明方案后，技術人員在使用原位分析儀時，可通過操作上位機來對光譜數據進行篩選，從而甄選出有用數據，確定了有用數據后，后續運行過程中，數據傳輸模塊就只會將有用數據所對應的像元信號傳輸至上位機，非有用數據所對應的像元信號不會被傳輸，這就可以有效降低后續操作過程中的數據傳輸量，減小傳輸壓力，提高設備運行效率，同時也能有效減少需要分析的數據量，對分析工作也有較大的助益；需要說明的是，有用數據選擇操作由人工操作完成，具體的選擇機制，需由分析人員根據譜線分析的相關知識合理確定，本發明僅是在設備中增加了有用數據選擇功能以及相應的選擇傳輸功能，并不涉及具體的選擇機制，因此，本發明未對光譜數據具體如何選擇的問題作詳細介紹，具體實施時，本領域技術人員可根據現有的光譜分析理論對光譜數據進行選擇；另外，考慮到數據傳輸手段的公知性，本發明僅對本發明所提供的新功能進行了重點闡述，未對具體的技術細節作詳細介紹，關于數據傳輸的具體細節問題，本領域技術人員應參考現有技術中的優選手段來理解本發明。

優選地，數據傳輸模塊在向上位機輸出像元信號時，采用串行方式輸出。

本發明的有益技術效果是：提出了一種基于CCD的原位分析儀的控制方法，采用該方法后，原位分析儀可以對采集到的大量像元信號進行選擇性傳輸，有效減少數據傳輸量，提高設備運行效率。

附圖說明

圖1、本發明的原理示意圖；

圖中各個標記所對應的名稱分別為：上位機1、控制模塊2、數據傳輸模塊3、譜線采集裝置4。

具體實施方式

一種基于CCD的原位分析儀的控制方法，所涉及的硬件包括上位機1和原位分析儀；所述原位分析儀包括控制模塊2、數據傳輸模塊3和譜線采集裝置4，所述數據傳輸模塊3的控制部和譜線采集裝置4的控制部均與控制模塊2連接，數據傳輸模塊3的輸入端與譜線采集裝置4的輸出端連接, 數據傳輸模塊3的輸出端與上位機1的數據采集端連接；控制模塊2與上位機1連接；所述譜線采集裝置4包括多片CCD；所述上位機1能通過控制模塊2對數據傳輸模塊3和譜線采集裝置4的動作進行控制；所述數據傳輸模塊3用于將譜線采集裝置4采集到的數據傳輸至上位機1；其創新在于：所述控制方法包括：

1）開機后，操作人員通過上位機1向控制模塊2輸入控制參數；所述控制參數包括CCD數量和單片CCD的像元規模；控制模塊2根據控制參數對譜線采集裝置4中的各片CCD進行識別，然后控制模塊2控制原位分析儀進入待機狀態；

2）識別完成后，控制模塊2控制數據傳輸模塊3為CCD分配RAM存儲空間和ROM存儲空間；所述RAM存儲空間用于存儲CCD輸出的像元信號, RAM存儲空間內為每塊CCD上的每個像元均分配有唯一的存儲地址；所述ROM存儲空間用于存儲讀出地址，所述讀出地址的數量與存儲地址的數量相同，且讀出地址與存儲地址一一對應；數據傳輸模塊3能根據讀出地址將相應存儲地址內的像元信號輸出至上位機1；

3）操作人員通過上位機1向控制模塊2輸入運行指令，控制模塊2根據運行指令驅動原位分析儀進行光譜采集，譜線采集裝置4將采集到的像元信號輸出至數據傳輸模塊3；完成了運行指令所對應的任務后，原位分析儀重新進入待機狀態；

4）收到譜線采集裝置4輸出的像元信號后，數據傳輸模塊3將各個像元信號保存至對應的存儲地址中,同時，數據傳輸模塊3根據讀出地址將存儲地址中的像元信號實時傳輸至上位機1；

5）上位機1收到數據傳輸模塊3輸出的信號后，將信號處理為相應的光譜數據，由操作人員對光譜數據進行分析；操作人員在分析過程中，通過操作上位機1，從光譜數據中選擇出有用數據，有用數據所對應的讀出地址記為有用地址，然后上位機1將有用地址發送到控制模塊2，控制模塊2控制數據傳輸模塊3將ROM存儲空間中與有用地址對應的讀出地址置為有效，其余讀出地址置為無效；

6）后續操作過程中，當數據傳輸模塊3收到譜線采集裝置4輸出的像元信號后，數據傳輸模塊3僅將有用地址所對應的像元信號實時傳輸至上位機1。

進一步地，數據傳輸模塊3在向上位機1輸出像元信號時，采用串行方式輸出。