智能化磁化率仪制造技术

本实用新型专利技术为由探头和主机组成的智能化磁化率仪，探头由线圈绕制的电感元件Ｌ和电容Ｃ组成，主机由８７Ｃ５１单片微机及外围电路组成。测量时将样品置于电感Ｌ之中或将线圈Ｌ放置在待测点的平面上，即可方便地测出磁化率。该机既适用于室内精确测量，也适宜野外剖面测量，能做到测量数据的自动存储和输出，测量精度高，速度快，使用简便，成本低廉。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种新型测量物质磁化率的仪器，即智能化磁化率仪。物质的磁化率测定分析，经常被用于第四纪地质、考古、土壤等研究领域。在90年代后期，在发达国家被广泛用于环境变迁的研究中。目前在城市环境污染调查、水道湖泊重金属污染调查等环境研究课题中，磁化率也是一个有价值的分析参数。对于物质磁化率的测量主要利用磁化率仪。目前，国内外常见的有以下几种磁化率仪<1>英国巴林顿公司的MS-2型磁化率仪。灵敏度(SI)为2*10-6；主要用途室内样品精确测定，野外剖面测量；测量时间12秒；可连接计算机，但占用计算机；重量为2Kg。<2>捷克产KLY-2型磁化率仪。灵敏度(SI)为9.5*10-7；主要用途室内样品精确测定，不可野外剖面测量；测量时间5秒；需另配计算机接口；重量为30Kg。<3>南京地矿所产HKB-1型磁化率仪。灵敏度(SI)为2*10-7；主要用途室内样品精确测定，不可野外剖面测量；测量时间5秒；可连接计算机，但占用计算机；重量为30Kg。<4>北京地质仪器厂产WC-1型磁化率仪。灵敏度(SI)为1*10-8；主要用途室内样品精确测定，不可野外剖面测量；测量时间60秒；不可连接计算机；重量为4Kg。在以上几种磁化率仪中除英国巴林顿公司的MS-2型磁化率仪外都不能进行野外剖面测量，而且相当笨重。但MS-2型磁化率仪的售价则比较昂贵，许多单位购置不起。在某些湖泊沉积物的研究中，当沉积物的磁化率值非常低时，它的灵敏度又显得不够高。而且MS-2型磁化率仪在野外不能实现数据自动记录，室内测量速度也比较慢。本技术的目的则是针对上述磁化率仪现状，为了推动我国“环境磁学”研究的发展，研制一种集传感技术和单片型微机数据采集处理技术于一体，野外室内两用的便携式智能化磁化率仪。本技术技术的目的是这样实现的该智能化磁化率仪由探头和主机组成。探头是由一个线圈绕制成的电感元件L和电容元件C组成的串联谐振槽路；槽路与反馈元件组成正弦波振荡电路；然后连接至波型变换器的输入；则输出为一前、后沿陡峭的方波；再将其输入至87C51内部；87C51内部的10MHz晶振提供0.1微秒的计数时基脉冲，来自探头的470Hz信号，经N分频后进入T0端，作为计数闸门，对时基脉冲进行计数(即频率检测)；当线圈中放入样品后，计数值发生变换，将差值处理后输出至面板上的液晶显示屏显示数据，或送串、并行接口，将数据输出至打印机或微机；这样就完成了磁化率的测量工作。以下结合附图做进一步具体介绍附图说明图1是本技术各组成部分连接示意图，其中1是样品，2是探头，3是主机，4是显示屏，5是键盘，6是微机，7是打印机。图2是本技术原理框图。图3是振荡电路的工作原理图(a为负阻L-C振荡器，b为采用运放获得的负阻)。图4是波形变换器原理图。图5为87C51及外围电路结构框图。图6是本技术主机电原理图。振荡电路采用负阻型桥式振荡电路，用一级运放产生负阻效应，以补偿L-C串联电路中串联谐振电阻。测量时将样品置于电感线圈L之中或将线圈L放置在待测点的平面上，则相当于在线圈中充填了视磁化率为κ’的磁介质。这时，线圈元件的电感量与介质的视磁化率有关，在均匀磁路的情况下，其电感L与视磁化率成正比。即L=N2*Sl*(1+4πκ′)]]>其中N＝线圈匝数S＝线圈的截面积l＝磁路路程κ’＝介质的视磁化率图3为振荡电路的工作原理图，R用来调节负阻的大小，使振荡器的输出为一理想的正弦波。为达到磁化率测定的要求，振荡器应有较高的稳定度，故在电路中加了适当的补偿元件，同时对运放及阻容元件的热稳定性也要求极高。该电路的振荡频率由电抗的元件值决定，ω0＝(LC)-1/2。为了避免50HZ工频电源对测定磁化率的影响，振荡频率选在工频50HZ的九次与十次谐波之间，即f0＝470HZ，这个频率也是Fe3O4单晶体在室温下磁谱曲线将要开始下降的位置。如图4所示波形变换采用高压摆率运放组成过零检测电路(即波形变换器)。它将前级的正弦波信号变换成前、后沿十分陡峭的方波，以适应对微小的频率变化进行检测。波形变换后由87C51单片微机及外围电路组成检测电路(主机)。如前所述，当样品置于电感线圈L中或将线圈放置在待测点的平面上，其电感的变化与视磁化率成正比。若样品属顺磁性，则(L＝L0+L)，L值增大振荡频率变低。反之，样品为逆磁性时，L值减小振荡频率变高。这一微小的变化，可通过87C51控制检测。图5为主机电路结构框图。仪器面板上的功能键经图6中4532编码器，对87C51发出控制指令。图6中10MHz晶振提供0.1微秒的计数时基脉冲，来自探头的470Hz信号，经N分频后进入T0端，作为计数闸门。当探头线圈内未放入样品时，手按校准键一次，闸门开启一次，对10MHz的时基脉冲进行计数。该数为有效值为8位的十进制数，是磁化率为零的空气介质的基准值，存放于87C51的内部R寄存器。而将样品放于探头线圈内后，每按测量键一次，闸门开启一次，这次的计数值与没有样品时的计数值相减，余数即为所测得的样品的磁化率值。仪器的测定值，是事先把已知磁化率值的样品作为标样，然后进行测量校正后确定。校正方法十分简单，只需对计数闸门时间作微小调整，就可将测定值校正到标样的已知值。因电感与磁化率成正比关系，当振荡器的稳定度满足测量精度的要求时，理论上，测定值是线性的。故磁化率值大的样品与磁化率值小的样品，勿需作线性校正。以上所述的测量值κ’是视磁化率，若需计算出的样品的真磁化率κ，可利用近似球型样品的换算公式κ=κ′1-(4/3)πκ′]]>本技术可对测量范围在+0.1-+9999SI和-0.1--9999SI单位的样品直观测量。闸门时间为1.2秒，计数时基脉冲为0.1微秒，显示器所示的0.1即代表0.1SI的磁化率值，故其灵敏度可达1*10-7，这是本技术的关键技术。测量数据一路经图6中7211送到液晶显示器，另一路送到图6中62256内存。当需要传送数据时，按打印键，数据通过接口电路串行输出，或通过图6中374、244接口电路并行输出。本技术包括两个专用传感器；一个特殊振荡器；87C51单片微机处理系统；操作、记录液晶显示器；标准计算机串、并行输出接口；数据传输软件；数据处理软件。本技术最大特点是数据自动存储、输出，测量精度高，速度快，使用简便，成本低廉。本技术主要技术指标如下1.测量灵敏度±1×10-6SI2.测量精度±3×10-6SI3.测量范围±0.1～±9999SI4.使用范围野外剖面测量\室内精确测量5.接口RS232\LPT口6.内存储器32K，可存储6000个数据7.测量时间1.2S8.重量1.5KG9.体积235×220×60mm10.电源12VDC，220VAC由上可见，本技术的性能比MS-2磁化率仪优越得多，特别是在室内对样品作精确测量时，该智能化磁化率仪测量一个样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由探头和主机组成的智能化磁化率仪，其特征是由８４Ｃ５１单片微机及外围电路组成检测电路，仪器面板上的功能键可经过４５３２编码器对８７Ｃ５１发出控制指令，由１０ＭＨ↓［ｚ］晶振提供０．１微秒的计数时基脉冲。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶春，张静明，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]