精密高频红外碳硫分析仪

精密高频碳硫仪
1.总 则
      佛山鼎瑞科科技有限公司生产DR-HWCS(C)高频红外碳硫分析仪是高灵敏度、高精密度、高稳定性的分析仪器，能准确分析诸多行业中的黑色金属、有色金属、合金、碳化物、矿物质、稀土金属、各种固体原料的碳硫百分含量，并具有将来硬软件升级的能力。


2.仪器主要技术参数和功能
2.1   仪器主要技术参数
2.1.1 仪器适用范围：黑色金属、有色金属、合金、碳化物、稀土金属、矿物质等各种固体原材料。
2.1.2 测量范围：
              碳：0.00001%--**      
 硫：0.00001%--**
2.1.3 较小读数：0.00001%
2.1.4 仪器精度：碳：1.0ppm或RSD≤0.5  
 硫：1.0ppm或RSD≤1.0%
2.1.5 分析时间：20—40S
2.1.6 电子天平称量精度：0.0001g
2.1.7 分析误差：碳符合IS09556标准     硫符合IS04935标准
2.2 仪器功能特点
2.2.1 整机结构
     整机采用模块化、一体化设计即高频炉、气路系统、电路系统、红外检测系统四个独立模块整机一体化，高频炉和红外检测系统一体机代表了国际主流设计（高频炉和红外检测系统分体式是国内80~90年代技术）。高频炉加装专业的放高频泄漏装置，整机电路系统有防电磁干扰装置;从而免除了由于高频干扰或电磁干扰引起的分析结果不稳定和高频辐射对人体的影响。该产品设计良好、性能**、稳定性好、抗干扰能力强，在国内外同类仪器中：
      **  多元非线性拟合技术的全量程线性化定标软件，适合高中低含量分析
**  微处理单元采用较新技术的ARM11处理系统，运算速度快，数据不丢失、抗干扰能力强
**  融合高速USB和网口的双通讯接口，无高频干扰，优于普通串口通信接口
**  软件自带程序升温功能，可以满足不同材料的分析；

  

2.2.2数据处理系统

2.2.2.1信号采集单元
DR-HWCS(C)系列高频红外碳硫分析仪在红外吸收信号的数字采样单元部分，采用了行业通用的高稳定可靠的24bitΔ∑的CS54XX系列芯片作为数字采样的核心芯片，该芯片可以实现高达16K/s的采样频率，数据采样快速高效。该芯片内部自带Δ∑计算单元，数字比较滤波器和高通滤波器，可以有效地过滤采样过程中的杂质信号。
在采样芯片的外围电路设计上我们少见采用了高精度的电压基准芯片提供给采样用的比较电压，完全改善了以往设计中由于线形电源纹波变化导致的采样数据的个体漂移。
在对采样芯片的控制和数据读取上我们摒弃了以往产品通过普通的8051单片机软件程序控制的方式,采用了现在电路设计较流行的大规模FPGA芯片设计技术和快速光藕隔离技术，我们设计了对采样芯片的硬件处理过程的算法，从而可以实现对采样芯片的高速采集和高速控制。并且这种设计使得对采集芯片的控制完全不需要占用CPU的处理时间，彻底解决了以往设计中由于CPU采集数据处理不及时带来的数据缺失和与PC软件通信过程异常中断(USB中断)的相关问题。

2.2.2.2*数据处理单元
DR-HWCS(C)系列高频红外碳硫分析仪为了实现仪器的高性能处理能力，我们不再采用以往设计用的简单**的主频只有22M的8051单片机，以上8位的8051单片机远远不能满足仪器所需要的实时处理速度。蛟龙HWCS系列高频红外碳硫分析仪的*数据处理单元少见采用目前处理主频高达200Mhz的高性能工业级ARM9处理器，内存和闪存都采用了32M存储空间的高速芯片。我们在处理器软件设计上采用了开源的Linux实时操作系统，控制软件设计上采用基于面向对象的设计方法，保证了程序的较优化和高可靠性。在处理器与采样芯片接口上使用FPGA作为中间驱动芯片和数据缓冲器，对外部控制阀门采用FPGA实现了并行处理缓冲器驱动快速隔离光藕控制相应的端口。由于我们采用了高速的CPU和采集芯片使用FPGA的硬件处理，所以该仪器将分析采样次数提高到每秒10万次以上，而现有其它仪器使用8位8051系列单片机的采样次数一般为8000/16000次。
高速的CPU将采集到的数据进行实时数据分析，将数据进行逐次逼近和概率统计计算，然后把得到的有效数据存入32M的大容量SDRAM中。

2.2.2.3数据传输单元
DR-HWCS(C)系类高频红外碳硫分析仪在行业上率先推出了融合高速USB和以太网TCP/IP协议的双通讯接口。较现有其他基于低速串口和部分厂家的USB单接口的仪器可以更好的提供便利的现场安装。该仪器在使用高速USB和以太网与PC进行通信上由于采用了Linux操作系统经过验证的底层驱动，所以仪器分析通信过程中保证了通讯的高稳定和数据的可靠性。这和现有一些仪器采用8051单片机驱动USB芯片的简易通信方式有技术上的本质区别，低速的8051单片机在同时分析采样数据和处理USB协议时会出现处理中断的情况，这就是现有一些仪器容易出现的USB通讯中断的原因。而蛟龙HWCS系列高频红外碳硫分析仪采用的是具有16级流水线结构的ARM9处理器和实时多任务Linux操作系统，保证了通信和数据采集过程的并行处理能力，软件设计上采用了多线程多任务处理技术，实现了数据采集和传输的时间误差在us级。在采集数据传输控制中我们依靠底层CPU的高实时性进行独立采样，对数据处理采用了底层数据队列缓冲技术、多数据校验冗余技术。使得数据的采集点的分布和数量不再受数据传输而影响分析结果的准确性。仪器如果采用PC机的连续定时采集方法来采集分析数据点，而由于现在的PC上的桌面操作系统都是非实时系统，所以采集数据上都会出现采样点的间隔时间的大小偏移，这样必然导致分析结果的不确定性。蛟龙HWCS系类高频红外碳硫分析仪为避免这种弊端提出了全新的设计思想，完全实现了采样点的高实时性和采样点的时间间隔的准确性。在传输协议上通过PC上位机系统应用软件不断请求数据，底层系统将处理好的队列缓冲数据实时组包发送。每一组数据包采用队列链表结构，以免数据传输缺失或错误。