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基于以太网的气相色谱分析系统的研究与设计

周建  
【摘要】:随着科技的进步及社会的发展,分析仪器给人们的生产生活带来了极大的便利,已经成为日常生活和科学研究中不可缺少的设备。色谱分析是分析化学中一种有效的分离技术,已经在生产活动和科研过程中得到广泛的应用,如生命科学、生物学、化学化工、食品检验、法医检验和环境保护等方面,同时色谱也是材料科学和环境科学发展必不可少的工具和手段。 气相色谱分析系统是一款对气体组分定量检测和定性分析的在线安全监测系统。随着仪器仪表的迅速发展,气相色谱分析也加快了发展的步伐,同时也给气相色谱分析系统在通信速率、网络化和智能化等方面提出了更高的要求。伴随着气相色谱分析系统的数据量大量增加,传统的通讯方式已经满足不了现代智能仪器的需求,并且网络互联也成为气相色谱分析系统的重要需求,并且仪器的网络化程度直接影响系统的性能。目前,国内的气相色谱分析系统普遍存在如下问题:气体组分检测精度低;系统中数据通信压力大;系统的网络互联能力差。针对气相色谱分析系统中的诸多问题,在气相色谱分析系统中采取一种通信速率高且网络互联能力好的通讯方式迫在眉睫。因此,基于以太网的气相色谱分析系统具有重要的研究价值。 本文以实现气相色谱分析系统为主要目标,采用以太网作为通信传输手段,研究并分析系统中的关键技术,实现气相色谱分析系统的局域网网络互联。本论文主要从以下几个方面进行了研究。第一章阐述了课题研究的背景和意义。第二章介绍以太网技术的发展以及相配套的技术,分析了以太网的媒介接入技术,分析和对比了当前使用最为广泛的几种接入技术,并对TCP/IP协议栈进行深入分析,深入理解各个协议的功能和特点。第三章对气相色谱分析仪器系统进行设计。首先介绍了色谱分离方法对物质进行定性分析和定量检测的原理,其次对气相色谱进行系统设计,从系统层次上进行分析。然后从软硬件的角度进行功能划分和实现,并在软件上实现各个控制子系统,最后将检测器检测的数据进行算法上的分析,通过滤波、寻峰、积分等步骤完成对检测成分的定量分析。第四章对色谱分析仪器通讯系统进行设计。介绍了网络适配器的工作原理,针对DM9000A网卡进行设计,实现了DM9000A的软件控制,完成了TCP/IP协议,并结合网卡驱动实现了数据的收发,完成了系统的通讯功能。最后采用C#语言编写上位机软件,通过上位机软件实现了对气相色谱分析系统的监控,并针对系统的网络互连功能进行了分析和研究。第五章对本论文进行总结,总结自己做出的工作,并针对研究的不足提出展望。 本文通过对基于以太网的气相色谱分析系统的研究,提出了一系列提高气相色谱分析系统网络通讯性能的改进措施,使气相色谱分析系统的网络化功能得到了提高。


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