基于LabVIEW和数据库的光谱仪器软件设计

　　引言

　　原子吸收光谱仪自1960 年初推向市场以来, 发展迅速, 目前已被广泛应用于工业发展、医药卫生、环境监测等领域的微量与痕量元素的定性及定量分析, 同时也是进行科学研究和教学实验必不可少的大型精密仪器。我院于2005 年购进一台火焰原子吸收光谱仪(美国Varian 公司), 原控制软件是随机赠送的, 并未增购价格昂贵的附件, 有必要针对整套光谱仪硬件系统另行开发控制软件。

　　1 问题的提出

　　原有设备软件系统在使用中存在如下4 方面的问题:(1)功能冗余量大, 设置繁琐。软件采用VB 语言编写, 包含数十个操作界面。其中, 多个界面涉及石墨炉原子化器、氢化物发生器、自动进样器等(本设备未带)的不必要的选择和设置工作, 如, 选择方法类型为火焰、设置进样模式为手动等。不仅增加了设置工作量, 更由于界面信息量大而影响其界面的简洁度, 容易导致漏操作和误操作; (2)软件采用文件系统管理检测样品及结果数据。仅适于保存数据量小、结构简单的数据, 且其对数据的管理和安全维护功能均不能满足要求; (3)不具备信息查询功能和网络传输功能; (4)只提供了前期数据的输出功能, 即只能输出测试溶液的吸光度和浓度, 不能进行检测结果的后期处理工作, 各曲线的绘制及处理方法有限, 报表输出内容和形式也不够灵活和丰富。

　　针对原软件系统存在的问题, 本研究开发一种基于LabVIEW和数据库的光谱仪器软件, 使该仪器能够更好的发挥其作用 。

　　2 开发平台的选择

　　目前, 应用程序的开发软件非常多, 如VB,VC 等, 但开发周期都比较长, 难度也比较大, LabVIEW 是美国国家仪器公司推出的一种虚拟仪器开发平台, 也是目前国际上首推应用最广的虚拟仪器开发工具之一。作为一种图形化编程语言(G 语言), 能把复杂、繁琐的语言编程简化为用菜单和图标提示的程序流程“绘制”方式, 其主要用于数据采集、仪器控制、过程监控等领域。故本软件系统根据现有光谱仪的实际硬件功能, 利用LabVIEW对其重新编程, 使其具有简洁、友好、易于操作的人机界面。同时借助于数据库强大的图形和数据处理功能及LabVIEW 的网络功能c, 还可为仪器增加数据查询、远程发布等功能。

　　3 软件系统设计

　　3.1 软件系统结构

　　本软件主要分为仪器驱动层、光谱应用程序层和用户接口程序层(如图1 所示)。仪器驱动程序完成对吸收光谱仪的控制与通信。光谱应用程序建立在仪器驱动程序之上, 提供样品检测, 数据分析与处理, 以及其它一些自动测试任务中相关的功能。用户接口程序直接面对操作用户, 通过提供直观友好的测控操作界面实现用户的测试选择和命令输入, 是用户与仪器之间交流信息的纽带。使用VISA 函数库进行仪器控制程序的编写。所有VISA 函数都在Function>>All Function>>InstrumentI/O>>VISA 子模板上。