基于现场可编程门阵列的质谱信号滤波器的设计与应用

低通滤波法是四极杆质谱仪信号去噪的常见方法，为了提高滤波器性能，引入一维离散平稳小波进行阈值法滤波，其不仅能够几乎完全抑制噪声，而且可以很好地保留原始信号的特征尖峰点，缩短与成熟商业化产品差距。同时针对四极杆质谱控制系统运算能力不足的问题，本研究提出了基于Zynq芯片的应用方案，大大降低了仪器得到高信噪比(Signal-To-Noise, SNR)和低均方误差(Mean-Square-Error, MSE)质谱数据的时间。基于本团队研制的四极杆质谱仪，测试使用赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)公司的调谐液样品。结果显示，小波变换法噪声衰减25 dB以上，对比240阶低通滤波法MSE整体降低20%以上，有效部分降低8%以上，并且通过可配置现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)处理，使有效信号相较低通滤波法下降15%以上，同时处理延迟小于1μs。为优化质谱数据降噪和控制系统集成化提供了设计参考。