UML面向对象建模在质谱仪测控系统中的应用

　　1　引　言

　　目前,VG5400稀有气体质谱仪测控系统是基于传统结构化方法开发的,此方法缺点具体表现在分析与设计之间存在鸿沟、软件维护难、不易移植等。面向对象方法是一种以对象为基础,以事件或消息来驱动对象执行处理的程序设计方法。它将数据和对数据的操作封装在一起,作为一个整体来处理,采用数据抽象和信息隐蔽技术,将整体抽象成一种新的数据类型———类,并且考虑不同类之间的联系和类的重用性。此方法与人类思维习惯一致,软件具有易于维护、可复用性好等优点[1,2]。

　　统一建模语言(UML)是一种通用的标准建模语言,UML面向对象建模机制包括用例建模机制、静态建模机制和动态建模机制。用例建模机制定义了系统内功能的具体设计及协作关系的描述;静态建模机制定义了系统中重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系;动态建模机制定义了对象的时间特性及对象为完成目标任务而相互进行通信的机制[3]。

　　当前,基于面向对象建模已成为大型软件开发的重要手段,同时UML是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言[4]。因此,基于UML面向对象建模机制对质谱仪测控系统进行分析建模,有助于对系统进行设计建模。①

　　2　质谱仪测控系统工作原理及功能需求

　　2.1　工作原理

　　VG5400稀有气体质谱仪测控系统由激光熔样系统、纯化系统、质谱仪主机和计算机控制软件四部分组成,主机配有离子源、磁分析器、电子倍增器(带离子计数器)和法拉第杯(带电压表)[5~8]。质谱仪测控系统结构如图1所示。

　　由图1可知,用户将待测样品放入激光熔样系统,计算机通过RS232串口Com1控制激光机的开启与关闭,对待测样品进行加热,使之成为气体进入纯化系统;计算机经由ISA总线型板卡PCL730卡与阀门连接,通过电平的高低转换来控制阀门的打开与关闭,控制气体进入纯化腔,气体纯化之后进入离子源进行离子化或者排出纯化腔;计算机经由ISA总线型板卡GPIB卡与磁分析器连接,通过GPIB卡设置电磁场大小,使离子按照质荷比的大小分离开;被分离的离子流聚焦于接收器上,经电子倍增器、法拉第杯等增益放大后进行电子学测量,以文件形式保存测量数据,具体可通过ScanCard读取离子计数器计数或者通过RS232串口Com2读取电压表MA3710读数。所测得离子流相对峰高正比于它所代表的同位素丰度,由离子流质谱图可确定同位素　　丰度[5~8]。

　　2.2　功能需求

　　质谱仪测控系统的功能为:系统配置、测试与校正、峰扫描、测量峰顶、过程编辑、样品分析、样品计算。对上述的每个功能,用一个子系统来实现[9]。质谱仪测控系统中子系统及其依赖关系如图2所示。