Menü Gerät
- Benutzer abmelden Abmelden der aktuellen Sitzung.
- Benutzer verwalten Benutzer anlegen, abmelden und Daten ändern.
- Abschalten Alle Prozesse beenden und System herunterfahren.
Menü Messung
- Küvettentest durchführen Schnelltest (nur ein Mausklick erforderlich), ob die Küvette/Meßzelle rein und damit meßtauglich ist.
- Vormessung durchführen Schneller Vortest zur Ermittlung der Breakdown-Häufigkeit einer Probe; ggf. wird eine Verdünnung vorgeschlagen.
- Hauptmessung durchführen Durchführung einer NPA/LIBD-Messung zur Ermittlung der Teilchengröße und -konzentration einer Probe.
- Durchflußmessung durchführen Online-Detektion der Breakdown-Häufigkeit in Abhängigkeit der Zeit bzw. des Durchflußvolumens.
- Energiekurve aufzeichnen Automatisches Aufzeichnen einer Energiekurve.
- Energiekurve anzeigen Anzeigen einer oder mehrerer Energiekurven.
- Archiv anzeigen Anzeigen des Archivs; hier sind alle Messungen verwaltet und können (bei ausreichenden Benutzerrechten) eingesehen werden.
Menü System
- Livebild anzeigen Anzeige des aktuellen Bildes der CCD-Kamera (5 fps1). Dient zur Justierung der Kameraposition.
- Energieregler testen Test der Energieregelung bei frei wählbarem Energiewert und Zeitdauer. Die Standardabweichung gibt Aufschluß über die Regelgenauigkeit.
- Sensoren testen Funktionstest für Shutter und Küvettensensor. Gibt auch Auskunft über deren aktuellen Schaltzustand.
- Küvettentesteigenschaften ändern Ändern der Kriterien für den Küvetten-Schnelltest im Menü
"Messung".
- Formel wählen Auswahlmöglichkeit verschiedener Partikelformen für die Meßauswertung zur Berücksichtigung des Einflusses der Partikelgeometrie.
- Formel importieren Einlesen neuer Formel(n) von externem Datenträger zur Berücksichtigung jeder mathematisch beschreibbaren Form.
- Systemwerte exportieren Schreibt Logfiles, Profile und einige Einstellungsdateien auf Wechseldatenträger oder Festplatte, um Fehler in Verbindung mit Profilen zu diagnostizieren.
1 fps = frames per second (Bilder pro Sekunde)
Menü Kalibrierung
- Profil wählen Auswahl des Kalibrierprofils für die aktuelle Sitzung.
- Standardprofil festlegen Wahl des Standardprofils; nach dem Beenden einer Sitzung und Neuanmeldung wird dieses Profil geladen.
- Profil importieren Einlesen eines oder mehrerer neuer Profile von einem externen Datenträger, beispielsweise nach externer Kalibrierung.
- Profil mitnehmen Exportieren eines Profils auf einen externen Datenträger.
- Neues Profil erstellen Erstellen eines neuen Profils.
- Gerätedaten ändern Eingabe aller für die Auswertung wesentlichen Gerätedaten wie Laserwellenlänge, Brechungsindex, min.
Partikelquerschnitt, Strahltaille und Dichten.
- Größenkalibrierung durchführen Durchführen einer Größenkalibrierung für das aktuelle Profil.
- Konzentrationskalibrierung durchführen Durchführen einer Konzentrationskalibrierung für das aktuelle Profil.
- Energieumrechnung anpassen Dient der Korrektur eines möglichen Offsets bei der Einstellung der Regelenergie sowie deren Auslesen.
- Energiedetektor kalibrieren Eingabe der Umrechnungsfunktion des Spannungssignals des pyroelektrischen Energiedetektors in einen Energiewert in mJ.
- Maßstab ermitteln Möglichkeit der Eingabe eines Proportionalitätsfaktors zur Umrechnung von Pixel-Längen in absolute Längen (in µm) im Rahmen der Partikelgrößenbestimmung.
- Helligkeitsschwelle eingeben Eingabe eines Schwellenwertes, ab dem ein von der Kamera registrierter Lichtfleck als Plasma gewertet wird (zur
Unterscheidung vom Untergrund-Helligkeitsrauschen).
- ROI1 wählen Einschränkung des abgetasteten Kamerabildfeldes zur Reduzierung der übertragenen Datenmengen.
- Regelenergie wählen Auswahl einer von der Standardregelenergie abweichenden Regelenergie; gilt nur für die Dauer der Sitzung.
- Standardregelenergie bestimmen Automatische Aufzeichnung einer Energiekurve und Ermittlung des Kurvenanstiegs (Breakdown-Schwelle) und damit der Standardregelenergie; manuelle Korrektur möglich.
Menü Wartung
- Logfiles exportieren Schreibt Logfiles auf Wechseldatenträger oder Festplatte.
Dient der Prüfung und Fehlerdiagnose.
- Logfiles zurücksetzen Leert die Logfiles, damit Speicherplatz freigegeben bzw. ab einem bestimmten Zeitpunkt ein Logfile geschrieben werden kann.
- Konfiguration sichern Schreibt alle Konfigurationsdateien in eine speziell benannte Datei auf Festplatte. Dient dazu, die Konfiguration eines bestimmten Zeitpunkts wiederherstellen zu können.
- Konfiguration exportieren Schreibt die Konfigurationsdateien auf Wechseldatenträger oder Festplatte. Dient der Datensicherung und der
Problemlösung.
- Archivgröße neu bestimmen Ermittelt, wieviel Speicherplatz das Archiv aktuell belegt.
- Archivinhalt exportieren Schreibt das komplette Archiv als gepackte Datei auf Festplatte. Man erhält ein kompaktes File mit allen Meßergebnissen.
- Archivinhalt auslagern Wie "Archivinhalt exportieren", jedoch werden die
Originaldaten gelöscht. Kann damit auch zum Zurücksetzen des Archivs dienen.
- Controllerlog anzeigen Zeigt eine Onlineanzeige, in der die Kommunikation mit dem Nano-Modul (Hardware) direkt mitgeschrieben wird (ohne Übersetzung, aber mit Zeitmarken).
Menü Test
- Berechnungen überprüfen Schrittweise, nachvollziehbare Auswertung einer Messung.
Dient der Prüfung und Fehlerdiagnose.
- Drucker testen Testansteuerung der Funktionen des Bon-Druckers.
Menü Hilfe
- LIBD im Netz Hilfe-Informationen über das Internet (derzeit inaktiv).
- Über LIBD Systeminformationen.
1 ROI = region of interest (wählbarer Bildausschnitt)
5.3 Entwicklung einer Hardware-Steuerung
5.3.1 Aufgaben und Komponenten der Hardware-Steuerung
Die Hardware-Einheit (im folgenden auch als Nano-Modul bezeichnet) übernimmt die Steuerung aller für den Betrieb notwendigen Peripherie-Geräte; zu diesem Zweck besitzt es ein zentrales Nano-Modul. Es arbeitet konsequent nach dem Master-Slave-Prinzip, führt also nur auf Anfrage der Software Befehle aus oder liefert Daten zurück. Die Kommunikation mit der Software erfolgt dabei über eine serielle Schnittstelle vom Typ RS232. Eine schematische Übersicht zeigt Abb. 5.4.
Nachfolgend werden die wesentlichen Aufgaben und Funktionen der im Rahmen dieser Arbeit neu entwickelten Hardware-Steuerung beschrieben:
Zeitsteuerung
Zum Zeitpunkt der Freigabe des Laserpulses wird ein 5V TTL-Signal vom Laser erzeugt (Master-Trigger). Da das laser-induzierte Plasma an Nano-Partikeln in der Probenküvette zeitlich verzögert nach Abgabe eines Laserpulses entsteht, sind die Einstellungen hinsichtlich Verzögerungs- und Kameraverschlußzeit so zu wählen, daß der Kameraverschluß zum richtigen Zeitpunkt (voll ausgebildeter Plasma-Lichtblitz) und für eine aus bildtechnischer Sicht günstigen Dauer1 (ausreichende Belichtung ohne Übersteuerung) geöffnet ist. Bei einer Laserpulsrate von 20 Hz ist eine Verzögerung bis maximal 50 ms möglich, da ansonsten ein neuer Puls in der Verzögerungsschaltung eintrifft, bevor der vorhergehende freigegeben wurde; die Pulse überholen sich demnach, und es kommt zum Verlust von Pulsen und damit von Bildern der Plasma-Ereignisse (sog. frame drops).
Regelung der Laserpuls-Energie
Diese Funktionalität wird detailliert im folgenden Kapitel 5.3.2 erläutert.
Laserpuls-Zähler
Das vom pyroelektrischen Detektor stammende, mit der Repetitionsrate des Lasers pulsierende Energiesignal wird zudem zur Zählung der abgegebenen Laserpulse genutzt. Der ermittelte Wert wird mit dem von der NPA-Software über die Meßdauer errechneten Wert verglichen. Falls eine Abweichung auftritt und eine Toleranzgrenze überschreitet, wird eine entsprechende Warnmeldung ausgegeben.
1 Die Verschlußzeit wird vom PC über das Unterprogramm zur Kamerasteuerung gesetzt.