质谱仪是目前分析科学中用途最广泛的工具之一,因商业质谱和实验室质谱仪不能用于实地实时分析,便携式质谱仪的弥补了传统质谱仪这一不足。但是,几乎所有的性能和定性测量,都比使用相应的常规实验室仪器获得的结果差。首先,本文设计了一个便携式质谱仪信号采集系统,用于信号采集。信号采集系统主要由一个小型化的离子阱和离子吸气泵组成,小型化的离子阱的射频电压为1500Vp-p,用于扫描m/z高达300的离子。离子吸气泵用于构建便携式质谱仪的高真空系统。本文设计的信号采集系统的重量为1.32公斤,尺寸为7.9×8.1×23.1 cm~3,相比于传统的商业质谱和实验室质谱,重量和体积都要小得多。然后,对于采集的数据进行预处理。首先采用SSNF技术去噪,再进行基线校准。本文提出了一种基于滑动窗口和惩罚参数的质谱基线校正方法用于质谱信号的基线校准。首先,将质谱图划分为一个个的峰区域,并对峰区域进行局部基线拟合,同时再将这些峰信息剔除,解决峰区域对基线校准的影响。然后,对处理后的数据使用滑动窗口算法找出属于基线的点。接着,利用基于惩罚参数的基线校准算法进行基线校准。实验表明本文提出的方法的误差明显小于多项式拟合、小波分析和非对称最小二乘法。接着,本文提出了一种基于分辨率增强算法的质谱重叠峰分峰方法。首先,对原始信号采用对信号及其负二阶微分进行加权的峰锐化算法来提高峰分辨率,解决了拖尾峰和前延峰的问题。然后,对锐化后的信号进行连续小波变换,从而对信号去噪并且得到谱峰的粗略参数估计。最后,利用这些粗略的参数作为曲线拟合的输入,通过非线性拟合得到最终精确的拟合参数,解决了大量峰重叠情况下的重叠峰分峰问题。理论分析和实验结果表明,解析后的分离度都在仿真原始分离度上有一定提升。与小波变换法、交点垂线法和比例分配法相比,该方法可以更加准确地实现重叠峰分峰。由于实际实验中存在随机噪声影响半峰宽参数的估计,本文运用CWTC算法求连续小波变换的局部极值点,通过连续小波变换系数的局部极值点来求解半峰宽。通过接收机工作特性曲线和仿真实验,本实验的方法准确率明显小于小波变换、交点垂线和比例分配方法,证明了方法的有效性。本文在进行数据预处理、重叠峰分峰后,采用了多样本并行对齐对数据进行对齐。数据标准化时对比了正态标准化、极差标准化、均值标准化、中位数标准化、中心化和总强度标准化几种方法。极差标准化的主成分累积贡献率最好高,说明效果最好。最后,选取BTEX标准溶液对本文设计的便携式质谱仪信号采集系统进行实际实验。在含每种标准物质10～1000ng范围内检测,通过最小二乘法得到线性方程,本实验相关系数都达到了0.999,具有非常好的拟合效果。最后用本文设计的算法对物质进行了定量定性的分析。研究结果表明,本文的方法完善了质谱数据处理的关键技术的研究,为便携式质谱仪快速准确分析混合物成分提供了支持。