CN114200864B - 质谱仪及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种质谱仪的控制系统，包括上位机、主控制器以及从控制器，上位机连接主控制器，主控制器连接从控制器，主控制器连接质谱仪的扫描功能模块，从控制器连接质谱仪的采集功能模块；上位机输出配置参数与控制指令至主控制器；在对扫描功能模块与采集功能模块进行功能配置后，主控制器根据控制指令控制扫描功能模块进行扫描，同时发送采集指令至从控制器控制采集功能模块完成质谱图数据采集。采用分离设置于不同板卡的主控制器与从控制器搭建控制系统，控制扫描功能模块与采集功能模块联动配合的完成扫描与采集的功能，避免远端芯片引脚需用长线接引的复杂布线问题，减小板卡面积与仪器体积，提高仪器整体稳定性与可扩展性。

Description

质谱仪及其控制系统

技术领域

本申请涉及质谱仪设备技术领域，特别是涉及一种质谱仪及其控制系统。

背景技术

质谱仪是研究物质基本组成、结构特征、物理和化学性质最基本的仪器之一，是生命科学、材料科学、食品安全、环境保护等领域的必备仪器，是现代分析仪器的核心。质谱仪的本质是利用电场和/或磁场将运动的离子按质荷比分离后实现化合物组成的检测。其中，四极杆质谱仪因为体积小、结构简单、技术相对成熟、成本相对低廉而成为应用最广泛的一种质谱仪之一。四极杆扫描技术的基本原理是在相对的极杆上施加极性一致的电压，在相邻的极杆施加极性相反的电压，离子初始状态在电场的作用下聚焦在四极杆中心轴附近，然后受到射频电场(Radio Frequency，RF)和直流电场(Direct Current，DC)的共同作用开始在四极杆中做复杂的振荡运动，最后利用不同质荷比的离子打在极板的不同位置上形成的电流信号进行采集后形成质谱图实现检测。

目前，四极杆质谱仪最主要的功能为扫描和采集，但由于现有设备中两者的功能模块分布在两个不同电路板，但却需要高度无延时的互相联动配合完成质谱图检测。传统质谱仪采用一块FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)作为核心处理器，再与上层CPU(Central Processing Unit，中央处理器)通信的控制方式，无法适应目前这种采集与扫描处于远程分离的场景，联动配合完成扫描与采集的功能。

发明内容

基于此，有必要针对现有质谱仪控制系统无法实现联动配合完成扫描与采集的功能的问题，提供一种质谱仪及其控制系统。

一种质谱仪的控制系统，包括：上位机、主控制器以及从控制器，所述上位机连接所述主控制器，所述主控制器连接所述从控制器，所述主控制器连接质谱仪的扫描功能模块，所述从控制器连接所述质谱仪的采集功能模块，所述主控制器与所述从控制器分别设置于不同的板卡；

所述上位机用于输出配置参数以及控制指令至所述主控制器，并接受所述主控制器反馈的质谱图数据；

所述主控制器用于根据所述配置参数对所述扫描功能模块进行功能配置，并将所述配置参数下发至所述从控制器，所述主控制器还用于根据所述控制指令控制所述扫描功能模块进行扫描，同时发送采集指令至所述从控制器；

所述从控制器用于根据所述配置参数对所述采集功能模块进行功能配置，并根据所述采集指令控制所述采集功能模块完成质谱图数据采集，并将所述质谱图数据回传至所述主控制器。

在其中一个实施例中，还包括差分通信数据线，所述主控制器通过所述差分通信数据线连接所述从控制器。

在其中一个实施例中，所述主控制器包括主控制模块、扫描执行模块与主通信模块，所述主控制模块连接所述上位机、所述扫描执行模块、所述扫描功能模块与所述主通信模块，所述扫描执行模块连接所述扫描功能模块与所述主通信模块，所述主通信模块连接所述从控制器；

所述主控制模块根据所述配置参数对所述扫描功能模块进行参数配置，并将所述配置参数通过所述主通信模块下发至所述从控制器；

所述扫描执行模块根据所述配置参数构建扫描模型，并根据所述扫描模型在接收到所述控制指令后控制所述扫描功能模块进行扫描，同时通过所述主通信模块发送采集指令至所述从控制器。

在其中一个实施例中，所述从控制器包括从控制模块、数据采集模块、数据整合模块与从通信模块，所述从控制模块连接所述从通信模块，所述数据采集模块连接所述从通信模块、所述采集功能模块与所述数据整合模块，所述数据整合模块连接所述从通信模块，所述从通信模块连接所述主控制器；

所述从控制模块根据所述配置参数对所述采集功能模块进行参数配置；

所述数据采集模块根据所述采集指令控制所述采集功能模块完成质谱图数据采集，并将所述质谱图数据发送至所述数据整合模块，所述数据整合模块将所述质谱图数据压缩整合后通过所述从通信模块回传至所述主控制器。

在其中一个实施例中，所述从控制器还包括状态回传模块，所述状态回传模块连接所述从通信模块与所述采集功能模块。

在其中一个实施例中，所述主控制器还包括状态上传模块，所述状态上传模块连接所述主通信模块与所述扫描功能模块。

在其中一个实施例中，所述从控制器还包括高压报警模块，所述高压报警模块连接所述数据采集模块与所述状态回传模块。

在其中一个实施例中，所述上位机包括控制模块与通信模块，所述控制模块通过所述通信模块连接所述主控制器。

在其中一个实施例中，所述上位机还包括质谱图像显示模块，所述质谱图像显示模块连接所述控制模块。

在其中一个实施例中，提供一种质谱仪，包括扫描功能模块、采集功能模块与上述任意一个实施例中的控制系统，所述控制系统连接所述扫描功能模块与所述采集功能模块。

上述质谱仪及其控制系统，采用分离设置于不同板卡的主控制器与从控制器，配合上位机搭建质谱仪的控制系统，分别控制质谱仪中的扫描功能模块与采集功能模块，联动与配合的完成扫描与采集的功能，避免了远端芯片的引脚需要用长线接引的复杂布线问题，不仅可以减小板卡面积与仪器体积，还能提高仪器整体稳定性与可扩展性。

附图说明

图1为一实施例中质谱仪的系统框图；

图2为一实施例中控制系统中的主控制器的系统框图；

图3为一实施例中控制系统中的从控制器的系统框图；

图4为一实施例中控制系统中的上位机的系统框图。

图5为一实施例中质谱仪的控制系统的控制流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

目前，随着四极杆质谱仪的功能增加及结构改进，现有四极杆质谱仪的扫描与采集功能，分别在仪器内部的两个不同电路板上实现。但与此同时，两者的扫描与采集功能需要实时联动与配合高度无延时的完成质谱图检测。传统技术中，质谱仪采用一块FPGA作为核心处理器，再与上层CPU通信共同控制仪器中的软硬件系统和机械部件协同工作。但目前，此方案中由于仅有一块FPGA，无法适应现有四极杆质谱仪采集与扫描处于远程分离的场景。如果要采用一块FPGA实现联动与配合的完成扫描与采集功能，只能将分离的扫描或采集功能模块的芯片引脚采用长线接引至FPGA的板卡，在硬件布线上十分困难，会造成稳定性差与大量占用仪器内部体积的问题，一旦后期需要增加功能，还需要重新布线，扩展性差。

因此，本申请针对上述四极杆质谱仪中扫描与采集功能为远程分离场景的问题，提供一种质谱仪的控制系统。在一个实施例中，如图1所示，质谱仪的控制系统10包括：上位机110、主控制器120以及从控制器130，上位机110连接主控制器120，主控制器120连接从控制器130，主控制器110连接质谱仪的扫描功能模块20，从控制器130连接质谱仪的采集功能模块30，主控制器120与从控制器130分别设置于不同的板卡；上位机110用于输出配置参数以及控制指令至主控制器120，并接受主控制器120反馈的质谱图数据；主控制器120用于根据配置参数对扫描功能模块进行功能配置，并将配置参数下发至从控制器130，主控制器120还用于根据控制指令控制扫描功能模块20进行扫描，同时发送采集指令至从控制器130；从控制器130用于根据配置参数对采集功能模块30进行功能配置，并根据采集指令控制采集功能模块30完成质谱图数据采集，并将质谱图数据回传至主控制器120。

其中，质谱仪的扫描功能模块用于输出不同的电压值激励四极杆，使对应的带电离子通过四极杆，形成电流由采集功能模块进行质谱图数据的采集得到不同离子的质谱图，实现化合物组成的检测。扫描功能模块至少包括扫描DAC(Digital-to-AnalogConverter，数模转换器)、DDS(Direct Digital Synthesis，正弦波震荡发生器)芯片、射频开关、轴向电压DAC、预杆直流DAC、调谐DAC、电压检测ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)以及时钟/复位等。采集功能模块至少包括模拟数据采集ADC、脉冲数据采集TDC、高压DAC、高压检测ADC、TDC门限DAC、开关控制、告警模块以及时钟/复位等。上述质谱仪的扫描功能模块与采集功能模块中各部件的工作原理可参考本领域的现有技术，本申请实施例不作赘述。具体地，扫描功能模块与采集功能模块分别由设置在不用电路板上的主控制器120与从控制器130控制实现扫描与采集的功能。

具体地，上位机110为质谱仪控制系统中实现整体配置参数与控制指令下发的装置，并且可以接收主控制器120反馈的质谱图数据进行质谱图像显示。其中，上位机110可以是带CPU的服务器，也可以是工控机，还可以是带CPU的普通PC，只要能实现本实施例中控制与参数下发的功能即可。

其中，配置参数包括模块配置参数与扫描模型参数。其中，模块配置参数用于在扫描或采集之前对质谱仪的扫描功能模块与采集功能模块进行参数配置。可以理解，上位机110下发的模块配置参数包括质谱仪整个仪器的功能模块的配置参数，统一输出给主控制器120，由主控制器120进行区分后下发，仅由主控制器120与上位机交互，这样上位机针对的主控制器120与从控制器130是一个整体系统，不需要区分两个系统。扫描模型参数用于建立扫描模型来控制质谱仪的扫描功能模块进行扫描。此外，控制指令包括开始指令与停止指令，用于在各功能模块的配置与扫描模型建立完成之后，控制扫描与采集功能的开启与停止。

进一步地，主控制器120接收上位机110发出的配置参数与控制指令执行相应的操作，并下发配置参数与采集指令至从控制器130。

其中，由于主控制器120与从控制器130分别实现质谱仪的扫描功能模块与采集功能模块的控制，所以在初始的模块参数配置阶段，主控制器120用于将模块配置参数分解为扫描模块配置参数与采集模块配置参数。对应地，主控制器120根据扫描模块配置参数对其控制的扫描功能模块进行功能配置，并将采集模块配置参数下发至从控制器130。从控制器130根据接收的采集模块配置参数对其控制的采集功能模块进行功能配置。其中，上述功能模块的功能配置项并不固定，可根据实际模型情况设定，以保证其正常工作。

然后，主控制器120还根据上位机110发出的扫描模型参数建立扫描模型，并根据建立的扫描模型控制扫描功能模块进行扫描。其中，扫描模型参数中包括但不限于各带电离子通过四极杆时对应的激励电压。可以理解，不同的参数组合可构建出不同化合物的扫描模型。对应地，扫描模型为根据上述电压与时间构建的电压阶梯式上升的时序模型，包括电压输出时间段与电压稳定时间段。电压输出时间段中，对应激励电压的带电粒子由于电场与磁场的作用通过四极杆，电压稳定时间段用于减少激励电压跳变时产生的抖动对采集质谱图数据的影响。其中，采用电压阶梯式上升的扫描模型构建法，可避免激励电压幅值来回调整的不便。

在各功能模块的配置与扫描模型建立完成之后，主控制器120根据接收到控制指令开始扫描与采集。具体地，主控制器120按照该时序模型依次将阶梯式上升的激励电压，在电压稳定时间段之后配置给扫描DAC与调谐DAC，同时发送采集指令至从控制器130。从控制器130在接收到采集指令后控制模拟数据采集ADC与脉冲数据采集TDC采集质谱图数据，并同时将质谱图数据实时回传至主控制器120。主控制器120接收到采集的质谱图数据后，在下一电压稳定时间段后配置下一激励电压进行扫描，同时发送采集指令至从控制器130。如此往复，实现扫描功能模块与采集功能模块的无延时的实时联动与配合。此外，主控制器130根据接收到的质谱图数据判断达到一副完整的质谱图后，将一副质谱图对应的质谱图数据上传至上位机110。上位机110可按照格式对质谱图数据进行显示。

此外，主控制器120与从控制器130均为可实现各器件控制指令下发的装置，具体可以是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，也可以是CPLD(Complex ProgrammableLogic Device，复杂可编程逻辑器件)与FPGA等，只要能实现本实施例中对质谱仪的扫描功能模块与采集功能模块的控制即可。在一个实施例中，主控制器120与从控制器130均为FPGA。具体地，主控制器120与从控制器130为分别设置于两个电路板上的两块FPGA。主FPGA与从FPGA采用不同源的时钟设计，分别设置于质谱仪的扫描功能模块的电路板，与采集功能模块的电路板。两块FPGA的内部功能模块均为并行处理方式，内部时钟设计为100mHz，以达到ns级别的处理能力。在本实施例中，采用两块FPGA配合搭建扫描与采集功能的控制系统，使得扫描功能模块与采集功能模块能高速无延时的实时联动配合完成扫描与采集功能。

上述质谱仪及其控制系统，采用分离设置于不同板卡的主控制器120与从控制器130，配合上位机110搭建质谱仪的控制系统10，分别控制质谱仪中的扫描功能模块20与采集功能模块30，联动与配合的完成扫描与采集的功能，避免了远端芯片的引脚需要用长线接引的复杂布线问题，不仅可以减小板卡面积与仪器体积，还能提高仪器整体稳定性与可扩展性。

在一个实施例中，如图1所示，还包括差分通信数据线140，主控制器120通过差分通信数据线140连接从控制器130。

具体地，差分通信数据线140为LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)差分线，可满足远距离传输，且传输速度达到ns级别。此外，差分通信数据线140的数量为两条以上，以保证后续可灵活扩展联动芯片。本实施例中，主控制器120与从控制器130之间采用4根高速LVDS差分线通过其GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出口)接口连接，主控制器120对数据传输时的形式、内容、类型与优先级进行自定义后，通过私有定义的驱动和传输协议与从控制器130连接，可以灵活设计数据、时钟、信号等类型的传递，保密性强。其中，采集的质谱图数据的传输优先级最高，以保证扫描与采集功能的准确性。

在本实施例中，使用高速差分通信数据线与自定义的协议和驱动，可以将主控制器与从控制器无隙连接起来，让相隔较远的扫描和采集功能模块可以达到实时同步进行扫描与采集。

在一个实施例中，如图2所示，主控制器120包括主控制模块121、扫描执行模块122与主通信模块123，主控制模块121连接上位机110、扫描执行模块122、扫描功能模块20与主通信模块123，扫描执行模块122连接扫描功能模块20与主通信模块123，主通信模块123连接从控制器130；主控制模块121根据配置参数对扫描功能模块20进行参数配置，并将配置参数通过主通信模块123下发至从控制器130；扫描执行模块121根据配置参数构建扫描模型，并根据扫描模型在接收到控制指令后控制扫描功能模块20进行扫描，同时通过主通信模块123发送采集指令至从控制器130。

具体地，主控制模块121与接收上位机110发出的配置参数，将模块配置参数分解为扫描模块配置参数与采集模块配置参数。对应地，主控制模块121根据扫描模块配置参数对其控制的扫描功能模块进行功能配置，并通过主通信模块123下发采集模块配置参数从控制器130。

进一步地，主控制模块121将上位机110发出的扫描模型参数发送给扫描执行模块122，扫描执行模块122根据扫描模型参数建立扫描模型。同样地，主控制模块121也将接收到的上位机110发出的控制指令发送至扫描执行模块122，扫描执行模块122在接收到控制指令后，根据建立的扫描模型控制扫描功能模块进行扫描，同时，通过主通信模块123发送采集指令至从控制器130。

在一个实施例中，主控制器120还包括内置寄存器模块，可将上位机110的下发片配置参数与控制指令按照寄存器来存储和执行。

在一个实施例中，如图3所示，从控制器130包括从控制模块131、数据采集模块132、数据整合模块133与从通信模块134，从控制模块131连接从通信模块134，数据采集模块132连接从通信模块134、采集功能模块30与数据整合模块133，数据整合模块133连接从通信模块134，从通信模块134连接主通信模块123；从控制模块131根据配置参数对采集功能模块30进行参数配置；数据采集模块132根据采集指令控制采集功能模块30完成质谱图数据采集，并将质谱图数据发送至数据整合模块133，数据整合模块133将质谱图数据压缩整合后通过从通信模块134回传至主控制器120。

具体地，从通信模块134将从主通信模块123处接收到的采集模块配置参数传输至从控制模块131，从控制模块131根据接收的采集模块配置参数对其控制的采集功能模块进行功能配置。例如，功能配置中包括但不限于对高压DAC以及TDC门限DAC的配置。

进一步地，数据采集模块132在通过从通信模块134接收到采集指令后，控制模拟数据采集ADC与脉冲数据采集TDC采集质谱图数据，并发送至数据整合模块133。由于模拟数据采集ADC得到的是数字信号，脉冲数据采集TDC得到的脉冲信号，数据整合模块133需将两种数据按照规定格式做压缩整合，再将整合后的质谱图数据采用自定义协议通过从通信模块134回传至主控制器120。

对应地，主控制模块121在接收到从控制器130通过主通信模块123发回的质谱图数据后，控制扫描执行模块122在下一电压稳定时间段后配置下一激励电压进行扫描，同时，通过主通信模块123再次发送采集指令至从控制器130。如此往复，实现扫描功能模块与采集功能模块的实时联动与配合。此外，主控制模块121根据接收到的质谱图数据判断达到一副完整的质谱图后，将一副质谱图对应的质谱图数据上传至上位机110。

在一个实施例中，如图3所示，从控制器130还包括状态回传模块135，状态回传模块135连接从通信模块134与采集功能模块30。具体地，状态回传模块135可将采集功能模块30中高压检测ADC以及告警等功能模块反馈的数据，进行存储并及时通过从通信模块134传回至主控制器120。

在一个实施例中，如图3所示，从控制器130还包括高压报警模块136，高压报警模块136连接数据采集模块30与状态回传模块135。具体地，高压报警模块136中可进行开关保护阈值的设定。进一步地，高压报警模块136可对数据采集模块30采集的质谱图数据进行获取，并将其与开关保护阈值进行比较。若存在高强度电流或对电压时，高压报警模块136输出报警信号至状态回传模块135，状态回传模块135通过从通信模块134将报警信号回传至主控制器130，主控制器130可依据该报警信号控制扫描功能模块停止扫描，以保证质谱仪以及测量人员的安全。在一个实施例中，高压报警模块136还连接从控制模块131，在输出报警信号的同时，从控制模块131控制采集功能模块停止采集。

在一个实施例中，如图2所示，主控制器120还包括状态上传模块124，状态上传模块124连接主通信模块123与扫描功能模块20。具体地，状态上传模块124可将主控制器120与从控制器130发回的所有模块状态、高压检测以及告警等信息进行存储，供上位机轮询查看。其中，所有模块包括主控制器120与从控制器130中的各模块的状态、扫描功能模块20的模块状态以及采集功能模块30的模块状态。

在一个实施例中，如图4所示，上位机110包括控制模块111与通信模块112，控制模块111通过通信模块112连接主控制器120。具体地，控制模块111可通过通信模块112下发配置参数与控制指令至主控制器120，并接收主控制器120反馈的质谱图数据。此外，控制模块111还通过通信模块112轮询主控制器130中存储的各功能模块状态与告警信息。其中，控制模块111为带指令下发功能的控制芯片，可以是CPU。通信模块112可以是无线通信，例如WIFI模块、蓝牙模块以及3G/4G模块等，也可以是有线通信，例如USB线、HDMI线或串口通信等。控制模块111与主控制器120之间采用协议握手的方式连接，具体可以是TCP/IP协议。

在一个实施例中，如图4所示，上位机110还包括质谱图像显示模块113，质谱图像显示模块113连接控制模块111。具体地，控制模块111接收到质谱图数据后，将其按照规定格式在横轴为离子质荷比，纵轴为单位离子强度的坐标系中进行绘制得到不同质荷比离子强度的质谱图像。并将该质谱图像在质谱图像显示模块113中进行显示。其中，质谱图像显示模块113为显示屏。在一个实施例中，质谱图像显示模块113为带触屏的显示屏，可实现通过触屏输入配置参数与控制指令，控制模块111再下发至主控制器130。

以下以图5的流程图为例，对质谱仪的控制系统10控制扫描功能模块20与采集功能模块30实现扫描与采集的过程进行解释说明。其中，控制系统10包括上位机、主FPGA与从FPGA。

步骤201：上电后两块FPGA根据各自电路板的时钟和复位进行初始化，从FPGA将状态信息发给主FPGA。

步骤202：主FPGA与上位机进行协议握手连接，本实施例是使用tcp/ip协议进行连接和通信。

步骤203：上位机通过主FPGA获取主从FPGA的状态信息。

步骤204：上位机下发DDS频率配置、射频开关控制、轴向电压配置、预杆直流配置，属于扫描前的模块配置。

步骤205：上位机通过主FPGA，向从FPGA下发高压配置、TDC门限配置和开关阈值配置，属于采集前的模块配置；

步骤206：上位机下发扫描参数给主FPGA，主FPGA内部建立扫描模型，扫描模型为分段阶梯型，可以循环累加。

步骤207：上位机下发扫描开始命令后，主FPGA在状态机中实现扫描执行，包括实时计算的阶梯电压配置给扫描DAC，同时查找对应的调谐DAC，将采集指示信号通过一根LVDS差分线传递给从FPGA。

步骤208：从板接收到采集指示信号后，ADC进行模拟信号采集，TDC对脉冲信号进行计数，将双模数据进行整合。

步骤209：在从FPGA采集结束后，主FPGA处于下一个电压稳定时间内，从FPGA将整合后的数据发送给主FPGA。

步骤210：主FPGA扫描结束后，待接收数据达到一副谱图数据后，将数据上传给上位机，上位机将按规定格式将谱图显示出来。

在一个实施例中，如图1所示，提供一种质谱仪，包括扫描功能模块20、采集功能模块30与上述任意一个实施例中的控制系统10，控制系统10连接扫描功能模块20与采集功能模块30。

具体地，质谱仪的扫描功能模块用于输出不同的电压值激励四极杆，使对应的带电离子通过四极杆，形成电流由采集功能模块进行质谱图数据的采集得到不同离子的质谱图，实现化合物组成的检测。扫描功能模块至少包括扫描DAC、DDS芯片、射频开关、轴向电压DAC、预杆直流DAC、调谐DAC、电压检测ADC以及时钟/复位等。采集功能模块至少包括模拟数据采集ADC、脉冲数据采集TDC、高压DAC、高压检测ADC、TDC门限DAC、开关控制、告警模块以及时钟/复位等。上述质谱仪的扫描功能模块与采集功能模块中各部件的工作原理可参考本领域的现有技术，本申请实施例不作赘述。

具体地，扫描功能模块与采集功能模块分别由控制系统10设置在不用电路板上的控制器控制实现扫描与采集的功能。

上述质谱仪所提供的解决问题的实现方案与上述质谱仪的控制系统中所记载的实现方案相似，故上面所提供的一个或多个质谱仪实施例中的具体限定可以参见上文中对于质谱仪的控制系统的限定，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种质谱仪的控制系统，其特征在于，包括：上位机、主控制器以及从控制器，所述上位机连接所述主控制器，所述主控制器连接所述从控制器，所述主控制器连接质谱仪的扫描功能模块，所述从控制器连接所述质谱仪的采集功能模块，所述主控制器与所述从控制器分别设置于不同的板卡；所述主控制器包括主控制模块、扫描执行模块与主通信模块，所述主控制模块连接所述上位机、所述扫描执行模块、所述扫描功能模块与所述主通信模块，所述扫描执行模块连接所述扫描功能模块与所述主通信模块，所述主通信模块连接所述从控制器；

所述从控制器包括从控制模块、数据采集模块、数据整合模块与从通信模块，所述从控制模块连接所述从通信模块，所述数据采集模块连接所述从通信模块、所述采集功能模块与所述数据整合模块，所述数据整合模块连接所述从通信模块，所述从通信模块连接所述主控制器；

所述上位机用于输出配置参数以及控制指令至所述主控制器，并接受所述主控制器反馈的质谱图数据；

所述主控制模块用于根据所述配置参数对所述扫描功能模块进行参数配置，并将所述配置参数通过所述主通信模块下发至所述从控制器，所述扫描执行模块根据所述配置参数构建扫描模型，并根据所述扫描模型在接收到所述控制指令控制所述扫描功能模块进行扫描，同时通过所述主通信模块发送采集指令至所述从控制器；

所述从控制模块用于根据所述配置参数对所述采集功能模块进行参数配置，并根据所述采集指令控制所述采集功能模块完成质谱图数据采集，并将所述质谱图数据发送至所述数据整合模块，所述数据整合模块将所述质谱图数据压缩整合后通过所述从通信模块回传至所述主控制器。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括差分通信数据线，所述主控制器通过所述差分通信数据线连接所述从控制器。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述配置参数包括模块配置参数与扫描模型参数；所述模块配置参数用于在扫描或采集之前对所述扫描功能模块与所述采集功能模块进行参数配置；所述扫描模型参数用于建立所述扫描模型来控制所述扫描功能模块进行扫描。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述主控制器与所述从控制器均为FPGA芯片。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述从控制器还包括状态回传模块，所述状态回传模块连接所述从通信模块与所述采集功能模块。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述主控制器还包括状态上传模块，所述状态上传模块连接所述主通信模块与所述扫描功能模块。

7.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述从控制器还包括高压报警模块，所述高压报警模块连接所述数据采集模块与所述状态回传模块。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述上位机包括控制模块与通信模块，所述控制模块通过所述通信模块连接所述主控制器。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述上位机还包括质谱图像显示模块，所述质谱图像显示模块连接所述控制模块。

10.一种质谱仪，其特征在于，包括扫描功能模块、采集功能模块与权利要求1-9任意一项所述的控制系统，所述控制系统连接所述扫描功能模块与所述采集功能模块。