红外光谱仪的微机化升级改造

    引言

    SPECORD 75 IR 型红外光谱仪是本实验室 70 年代从德国进口的仪器，采用双光束光学自动平衡系统，其测量的准确性和精确度都很好。但同现在的傅利叶变换红外光谱仪相比，虽然它在测量结果上仍然可以达到实验要求，但却存在很多不足之处，最明显的就是，SPECORD 75 IR 型红外光谱仪只能采用记录笔在记录纸上绘制谱图，对其谱图的处理也只能采用传统的扫描方式输入计算机，处理完的谱图在清晰度和细节的表现上都不够理想，而且由于无法收集实验数据，所以不能采用计算机软件进行绘图，故引进新设备之后就一直处于闲置状态。但是 SPECORD 75 IR 型红外件，实践证明取得了很好的效果。这为闲置仪器的再利用开辟了新的思路。

    众所周知，红外光谱法测量固体粉末样品一般采用溴化钾压片法，溴化钾在使用前必须充分磨细，在2 μm 左右比较合适，但是磨细的溴化钾又极易吸潮气，而且压模的过程也比较繁琐，往往一次不能成功^[1]。为此，我们对制样方法进行改进，提出改进的“薄膜法”，使样品的制备更加简单、快捷。通过测定常规 CaCO₃粉末及纳米 CaCO₃粉末的红外光谱并同标准谱图进行比较，发现此方法具有很好的准确性。进而对纳米 CaCO₃红外光谱中出现的反常现象进行了分析讨论。

    1 数据采集系统的开发

    SPECORD 75 IR 型红外光谱仪的输出信号是模拟信号，为实现它同计算机的联合，首先需要使用数据采集卡将模拟信号转变为计算机识别的数字信号。我们购买使用的是研祥工控集团的 PCL-711B 多功能数据采集卡，它具有 16 位高分辨率，支持即插即用，可以实现 A/D、D/A、D/O 和/D/I 等多种数据采集功能，采样速率最高可达 250KS/s，并支持 BASIC、C、VISUAL BASIC 等多种编程语言，其各项性能指标均满足测试系统的要求。传统的测控软件开发工具多为DOS 或 WINDOWS 下的 C 语言开发，对软件开发人员要求较高，从而造成系统开发周期长，可维护性差等缺点，而且 DOS 下的应用程序不具有标准的WINDOWS 图形用户界面。近几年来使用 VISUALBASIC 开发测控软件日渐流行，它上手容易，操作简单，还能够充分发挥 VB 强大的数据库功能以及用户界面的快速设计功能。本文的配套程序就采用 VB 进行开发，并在 VISUAL BASIC 6.0 英文版，WINDOWS2000 环境下调试通过。

    实时曲线反映的是现场数据的实时性，因此在实现时需显示曲线的动态变化。通常当前在曲线的最右端显示，随着时间的推进整个曲线动态的向左移动。为和光谱仪本身记录纸上的记录曲线同步，我们采用相反的方法，让曲线动态的向右移动。根据系统的不同要求，实时曲线的平滑移动一般分为以下 3 种情形：无背景图，曲线平滑移动；有背景图，背景与曲线一起平滑移动；有背景图，曲线平滑移动，背景图不动。我们采用的是有背景图，曲线平滑移动，背景图不动。程序的操作界面如图 1 所示。实际操作时，首先在 Board 菜单栏下选择所使用的卡，然后设置步长和采点间隔，其中步长以象素为单位，采点间隔以毫秒为单位，接下来按下 Initiate 键对所选择的卡进行初始化，最后就可以按下 Start 键开始数据的采集和曲线的绘制，在采集中间如果遇到什么突发状况可以按下 Pause 键，待情况处理完毕后重新按下 Start 键开始。任何时候都可以通过按下 Stop键来终止程序。原始数据和转化后的电压信号都可以在界面上实时监测。