專利名稱：智能化礦物熱釋光儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用微電腦技術(shù)測定礦物的熱釋光性能的儀器，屬于礦物性測試技術(shù)領(lǐng)域。
礦物的熱釋光是指礦物在被加熱升溫的過程中，積蓄在晶格中的能量會以光的形式釋放出來的現(xiàn)象。根據(jù)礦物的加熱溫度與發(fā)光強度的對應(yīng)關(guān)系，可以確定礦物的熱釋光曲線。地球上三分之二以上的礦物均有不同程度的熱釋光現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可有多種應(yīng)用。在地質(zhì)找礦工作中，可以作為一種快速、廉價而有效的找礦手段。目前現(xiàn)有的熱釋光劑量儀，主要用于醫(yī)療衛(wèi)生部門作為放射性輻射的劑量測定，全為模擬電路程式的儀器。這種儀器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高，體積大，自身重量較重，價格貴，不易推廣，不能用于野外地質(zhì)找礦。
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用先進的單片微機控制的小型輕便智能化礦物熱釋光儀，它適用于地質(zhì)找礦，特別是適合于普查找金等工作。
本實用新型由加熱系統(tǒng)、光接收與光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)信號處理系統(tǒng)和電源及機殼組成，其特點是加熱系統(tǒng)由加熱盤(9)、加熱控制器和溫度控制器構(gòu)成，光接收和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由光電倍增管(6)、光電信號放大器(7)、采樣保持器(8)組成，信號處理系統(tǒng)由微型計算機及相應(yīng)的軟件完成。加熱控制器和溫度控制器由微機軟件實現(xiàn)同步控制。加熱控制器可由加熱控制信號放大器(13)、光電隔離器(14)、驅(qū)動器(15)、可控硅SCR(16)和升溫變壓器(17)構(gòu)成。溫度控制器由熱電偶(20)、溫度補償器(10)和溫控信號放大器(11)構(gòu)成。被測樣品置于加熱盤(9)上，當可控硅(16)被觸發(fā)導(dǎo)通后，加熱盤(9)就迅速升溫，樣品發(fā)光。光電倍增管(6)接收發(fā)光信號后將其轉(zhuǎn)換為電信號，送入光電信號放大器(7)進行放大，再進入采樣保持器(8)，它通過微機控制，使其工作在“采樣”或“保持”狀態(tài)。當加熱升溫到某一溫度而需要采集光強電壓信號時，微機就發(fā)出一數(shù)字信號，使之“保持”。這時A／D變換器就進行光強信號采集及轉(zhuǎn)換，然后進入微機總線進行信號處理。加熱盤(9)的背面焊有熱電偶，在電流的過零點，熱電偶信號經(jīng)溫度補償器(10)再由溫控信號放大器(11)放大后送入電壓比較器(12)進行電壓比較。被比較的另一信號是由微機預(yù)置的溫度預(yù)置值，通過D／A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成一個模擬電壓值。當預(yù)置溫度的模擬信號與被放大了的電偶信號相等時，比較器立即輸出一個負脈沖信號，使電腦響應(yīng)一中斷服務(wù)程序。由于可控硅(16)直接與交流電源相聯(lián)接，因而采用光電隔離器(14)，以保證微機與交流電之間有可靠的絕緣與隔離。為了指示加熱盤(9)處于通電升溫狀態(tài)，提醒儀器操作者注意，在可控硅控制電路中設(shè)置了加熱訊響器(3)，只要儀器處于加熱工作狀態(tài)，它就發(fā)出聲音。為了使微機對加熱控制器和溫度控制器實現(xiàn)同步控制，本儀器設(shè)有同步脈沖發(fā)生器(1)，它每秒鐘可發(fā)生100個負脈沖信號。負脈沖產(chǎn)生時就是交流電正弦波的過零處。每一個同步信號可使電腦響應(yīng)一次低級中斷服務(wù)程序去完成打開可控硅，進行信號比較等工作。為了避免儀器工作中因突然掉電又突然上電時出現(xiàn)隨機信號的觸發(fā)，從而導(dǎo)通可控硅，以致使加熱盤無休止地加熱而燒壞，線路中加設(shè)了復(fù)位總清保險裝置(2)，它通過繼電器J與微機相聯(lián)接，保證每次上電時對微機復(fù)位總清一次，使軟件程序總是從微機的首址開始運行。本儀器設(shè)置了復(fù)位、升溫、繪圖打印、打印和自檢五個功能鍵，其中升溫、繪圖及打印構(gòu)成一個完整的工作過程。鍵盤顯示板(18)和繪圖、打印機(19)與微機擴展口相聯(lián)接。電源由低壓電源(4)和高壓電源(5)組成。
本實用新型采用電腦智能技術(shù)，采取軟件代替部分硬件功能，使電路大為簡化，體積、重量和成本都大幅度下降。本儀器采用功能鍵操作，自動化程度高，按一電鈕就可完成測量、繪圖和打印等動作，可直接在地質(zhì)野外營地普及推廣，在野外普查找礦，尤其是普查全礦中使用方便，操作簡單，并可大幅度地提高工作效率減少野外工作量，縮短找礦周期。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電路聯(lián)接微機接口示意圖，其中(a)是同步脈沖發(fā)生器電路示意圖，(b)是電壓比較器電路示意圖，(c)是加熱訊響器控制電路示意圖，(d)是復(fù)位總清保險裝置電路示意圖。
本實用新型可采取如下方案實施按如圖1所示的結(jié)構(gòu)，微機采用8031單片微機；同步脈沖發(fā)生器(1)采用電源過零同步脈沖發(fā)生器，它與8031單片機的外部中斷0或外部中斷1(即P3.2INR0或P3.3INT1)相聯(lián)接，組成了第一個軟硬件接口，當同步脈沖來到時，8031單片機就響應(yīng)轉(zhuǎn)向外部中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)可控硅的過零觸發(fā)、加熱盤的整個周期加熱和比較器的溫度值與預(yù)置電壓值的比較等功能。比較器(12)的輸出端與8031單片機的定時器T0或T1的輸入腳(即P3.4或P3.5)相聯(lián)接，組成第二個軟硬件接口，只要比較器(12)輸出一個負脈沖，8031單片機就響應(yīng)并轉(zhuǎn)入T0或T1的高級溢出中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)熱釋光測量中的光強采集、數(shù)據(jù)處理、傳遞和存貯等功能。通過以上兩個接口的配合，兩組不同中斷服務(wù)程序的關(guān)聯(lián)和嵌套，從而實現(xiàn)智能化熱釋光儀的主要功能。為了擴大單片微機的存貯量和功能，儀器中可設(shè)置外接存貯器(ROM)和(RAM)。鍵盤、顯示板、繪圖、打印機可通過8155集成電路與8031單片微機相聯(lián)接。電源過零同步脈沖發(fā)生器電路如圖2(a)所示電壓比較器可采用311電路構(gòu)成，如圖2(b)所示；加熱訊響器的控制電路如圖2(c)所示，由于加熱盤在樣品室中，工作狀態(tài)不易覺察，加入加熱訊響器后，只要加熱盤通電加熱，就會發(fā)出聲音。正常升溫時為間隙而有節(jié)奏的響聲，否則就應(yīng)注意，以免過熱而燒壞。復(fù)位總清保險裝置的電路如圖2(d)所示，它由555電路構(gòu)成，圖中J為繼電器，輸出端接8031的RESET端。當儀器上電后，可對微機強迫總清一次，使程序總是從首地址開始執(zhí)行。這樣可使儀器上電壓立即轉(zhuǎn)入正常，并保證加熱盤不受誤觸發(fā)而工作。其他電路部分均為常用的電路所構(gòu)成。高壓電源為500～1000伏可調(diào)，具體數(shù)據(jù)根據(jù)光電倍增管的要求確定。改變高壓電源數(shù)值，也可適當改變儀器的靈敏度。加熱盤可采用特制的成品。
權(quán)利要求1.一種用微電腦技術(shù)測定礦物熱釋光性能的礦物熱釋光儀，由加熱系統(tǒng)、光接收與光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)和電源及機殼組成，其特征在于加熱系統(tǒng)由加熱盤(9)、加熱控制器和溫度控制器構(gòu)成，光接收和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由光電倍增管(6)構(gòu)成、光電信號放大器(7)和采樣保持器(8)構(gòu)成，信號處理系統(tǒng)由微型計算機及相應(yīng)的軟件完成，加熱控制器和溫度控制器由微機軟件實現(xiàn)同步控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦物熱釋光儀，其特征在于加熱控制器可由加熱控制信號放大器(13)、光電隔離器(14)、驅(qū)動器(15)、可控硅SCR(16)和升溫變壓器(17)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦物熱釋光儀，其特征在于溫度控制器由熱電偶(17)、溫度補償器(10)和溫控信號放大器(11)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的礦物熱釋光儀，其特征在于同步脈沖發(fā)光器(1)與8031單片機的外部中斷0或1聯(lián)接組成第一接口，電壓比較器(12)的輸出端與8031單片機的定時器輸入腳T0或T1聯(lián)接組成第二接口，兩個接口中斷服務(wù)程序互相聯(lián)接與嵌套。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦物熱釋光儀，其特征在于在可控硅控制電路中設(shè)置了加熱訊響器(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的熱釋光儀，其特征在于線路中加設(shè)了復(fù)位總清保險裝置(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的礦物熱釋光儀，其特征在于設(shè)有同步脈沖發(fā)生器(1)、鍵盤和顯示板(18)、繪圖和打印機(19)。
專利摘要智能化礦物熱釋光儀是用微電腦測定礦物熱釋光的儀器，由加熱盤、加熱控制器、光電信號轉(zhuǎn)換接收系統(tǒng)及節(jié)省單片微機的信號處理控制系統(tǒng)等組成。在加熱控制器中設(shè)置了加熱訊響器指示保險，在單片機外圍又設(shè)置了上電強迫復(fù)位總清保險。同步脈沖發(fā)生器，鍵盤，顯示板及繪圖打印機等均與單片微機相聯(lián)接。具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、操作簡便等優(yōu)點，是適合于地質(zhì)找礦用的小型輕便儀器，可在野外找礦，特別適合在普查金礦中推廣使用。
文檔編號G01N21/71GK2049770SQ8920514
公開日1989年12月20日 申請日期1989年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月3日
發(fā)明者蔣永才 申請人:地質(zhì)礦產(chǎn)部南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所