超导重力仪双温制冷膨胀机智能监控器制造技术

本发明专利技术公开了一种超导重力仪双温制冷膨胀机智能监控器，涉及一种温度监控记录装置。本发明专利技术主要包括第一、第二制冷级铂热电阻（６、７）、模数转换器（８）、微处理器（３）、存贮器（４）、字符显示器（１０）、继电器（１１）、ＲＳ－２３２接口（１２）。本发明专利技术采用传感器和微机技术，集监测、控制于一体，实现对双温制冷膨胀机两制冷级温度的显示、存贮和监控；在两制冷级的温度超出设定范围时，可在声、光自动报警的同时，迅速切断制冷膨胀机电源，达到保护双温制冷膨胀机及其超导重力仪本体的目的。本发明专利技术在大地测量、地球物理、地震观测等领域具有一定的应用和开发价值。

Superconducting gravimeter, dual temperature refrigeration expander, intelligent monitor

The invention discloses an intelligent monitor for a double temperature refrigerating expander of a superconducting gravimeter and relates to a temperature monitoring recording device. The invention mainly comprises first and second refrigeration grade platinum thermal resistance (6, 7), analog-to-digital converter (8) and the microprocessor (3), memory (4), character display (10), a relay (11), RS 232 interface (12). This invention uses sensors and computer technology, the integration of monitor and control to storage and monitoring implementation of the double temperature refrigeration expander, two refrigeration temperature display; when the two refrigeration temperature exceeds the set range, the sound and light alarm at the same time, quickly cut off the power supply to protect the expansion refrigeration machine, double temperature refrigeration expander and the superconducting gravimeter to. The invention has certain application and development value in geodesy, geophysics, earthquake observation and other fields.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温度监控记录装置；具体地说，涉及一种超导重力仪双温制冷膨胀机智能监控器，可应用于测量、地震及其它部门。
技术介绍
超导重力仪利用超导电流固有的稳定性，用磁悬浮替代了传统重力仪的机械弹簧悬挂，因而具有极高的灵敏度和稳定性，是当今世界上精度最高的重力仪之一。它不仅可以用来检测和研究固体地球的潮汐、自由核章动、自由振荡、自转变化以及地壳的构造运动等地球动力学现象，还可以用来研究大气、海洋和地下水等各圈层的相互作用和重力场的耦合效应，为现代大地测量和空间测量技术提供观测基准。超导重力仪使用汽化的氦气作为制冷剂，采用两级制冷方式，通过双温制冷膨胀机来维持超低温(低于-200℃)的工作环境，以保证超导重力仪传感单元始终工作在超导状态。双温制冷膨胀机的工作温度及其稳定性，对超导重力仪的测量精度至关重要。它们的变化，会降低温度调节的长期稳定性，改变冷却杜瓦系统内气体的热流分布，使磁线圈和超导球之间产生热梯度，在磁场和重力仪信号中形成漂移，产生超过仪器许可精度的测量误差。所以，需要对制冷膨胀机的第一、二制冷级温度分别进行采样，用以进行必要的数据改正，确保超导重力仪的测量精度。然而，目前的超导重力仪双温制冷膨胀机，存在以下几个方面的问题1、不具备连续实时监测显示其两制冷级温度的能力，无法对温度的变化造成超过仪器许可精度的测量误差进行必要的数据改正，确保超导重力仪的测量精度。2、在制冷膨胀机发生故障，导致制冷温度异常时，不能自动切断其电源，至使超导重力仪可能脱离超导状态，无法继续提供正确的重力数据，甚至可能发生污染超导重力仪本体的重大事故。3、在制冷膨胀机两制冷级温度超出许可范围时，不能自动进行声、光报警，提醒维护人员及时到达现场，对故障做出判断和处理，给工作带来隐患。4、不能将制冷膨胀机两制冷级的温度及GPS数据输出到计算机记录系统进行连续实时的数据和图形曲线显示、存贮及打印，不便于数据的分析判断，缺少检修维护的依据。5、不具备实时显示格林尼治日期、时间和北京时间的能力，不能利用GPS时间数据同步计算机记录系统，使之与格林尼治时间精确同步，不利于观测数据的记录分析。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，而提供一种超导重力仪双温制冷膨胀机智能监控器。具体要求其一是采用传感器和微机技术，集监测、控制于一体，实现对双温制冷膨胀机两制冷级温度的显示、存贮和监控；其二是在两制冷级的温度超出设定范围时，可在声、光自动报警的同时，迅速切断制冷膨胀机电源，达到保护制冷膨胀机与超导重力仪本体的目的；其三是根据用户通过拨码盘的设定，自动将制冷膨胀机两制冷级温度结果数据通过通讯接口定时集中输出到计算机记录系统加以显示和存贮；其四是利用GPS时间数据同步计算机记录系统，使之与格林尼治时间精确同步；其五是结构简单、精度高、功耗低。本专利技术的目的是这样实现的在双温制冷膨胀机中的第一、第二制冷级处分别设置铂热电阻，由信号线引至本专利技术，用于制冷膨胀机工作温度的检测。本专利技术由铂热电阻、微处理器、字符显示器、继电器、通讯接口、操作键盘、通讯接口等部件组成。在完成监控器的上电自检后，制冷膨胀机第一和第二制冷级的电压模拟信号送入模数转换器，转换为数字信号送至微处理器，根据所测信号与铂热电阻、温度的关系，进行相应的查表及计算处理，即可获得当前制冷膨胀机第一和第二制冷级上的铂热电阻值与对应温度，在将其转换为ASCII码后，在字符显示器上连续实时显示之；一旦发现温度超出所设定的范围，即在声、光自动报警的同时，通过继电器控制，迅速切断制冷膨胀机电源，达到保护设备的目的。另外，两制冷级的温度数据还可通过RS-232通讯接口，以串行方式输出到计算机记录系统，加以实时显示和存贮，作为今后分析维护的依据。具体地说由图1可知，本专利技术的电路板安装在机壳24内。在机壳24的前面板上安装有字符显示器10、选择键13、设定键14、报警指示16、电源指示19、失锁指示20、秒指示21、对比度调节22、背景光开关23。由图2可知，在机壳24的后面板上安装有拨码盘9、蜂鸣器15、GPS天线插座25、制冷膨胀机电源控制插座26、RS-232接口输出插座27、制冷膨胀机第一制冷级和第二制冷级温度信号输入插座28和29，电源开关30、电源插座31。由图3可知，第一制冷级铂热电阻6和第二制冷级铂热电阻7分别与模数转换器8的信号输入端相连；基准电压源5的输出端与模数转换器8的参考电压输入端相连；GPS-OEM板2的输出端、存贮器4、拨码盘9、选择键13、设定键14分别与微处理器3的输入端相连；微处理器3的输出端分别与字符显示器10、继电器11的输入端、RS-232通讯接口12的输入端相连；继电器11的输出端与制冷膨胀机电源17、蜂鸣器15、报警指示16相连；RS-232接口12的输出端与计算机记录系统18相连。GPS天线(1)与GPS-OEM板(2)的输入端相连；本专利技术的的工作原理是在完成监控器的上电自检后，制冷膨胀机第一和第二制冷级铂热电阻6、7上的电压模拟信号分时送入模数转换器8，转换为数字信号送至微处理器3，根据所测信号与铂热电阻、温度的关系，进行相应的查表及计算处理，在获得制冷膨胀机两制冷级的铂热电阻值及对应温度数据后，将其转换为ASCII码，在字符显示器10上加以显示，同时由存贮器4加以存贮。根据用户在拨码盘9上设置的时间间隔，通过RS-232通讯接口12自动定时输出串行数据，集中提供给计算机记录系统18，完成数据图形曲线的显示、存贮和打印，以对温度的变化造成超过仪器许可精度的测量误差进行必要的数据改正，确保超导重力仪的测量精度，并作为今后分析维护的依据。与此同时，还随时与用户由设定键14所设置的报警阈值进行比较，一旦发现温度超出设定的范围，即在蜂鸣器15、报警指示16声、光报警的同时，通过继电器11控制，迅速切断制冷膨胀机电源17，达到保护设备的目的。工作期间，监控器还自动接收来自天线1的GPS信号，对信号进行跟踪、锁定，提取出日期、时间及三维位置等信息，在字符显示器10上连续实时显示高精度的时间和地理位置信息；同时还可通过串行接口12，对计算机记录系统18的系统时钟进行实时校正，使之与协调世界时精确同步。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和积极效果①采用单片微机控制，结构简单，操作方便，抗干扰能力强，成本与功耗低，体积小。②全天候、连续实时提供对制冷膨胀机的监控，具备同时显示其两制冷级铂热电阻值与其对应温度的能力，有利于对制冷膨胀机工作状态的监测。③具有显示页切换能力，用户可通过键盘进行制冷膨胀机的两制冷级的铂热电阻值、温度值以及GPS等观测数据的显示切换。④具有设置温度报警阈值的能力，用户可通过键盘进行制冷膨胀机的两制冷级的报警阈值的设定。⑤可在制冷膨胀机的两制冷级温度超出设定范围时，自动进行声、光报警和字符闪烁提示，提醒维护人员及时到达现场，排除故障，同时自动切断制冷膨胀机电源，达到保护设备的目的。⑥RS-232通讯接口可以将制冷膨胀机两制冷级的铂热电阻值、温度值以及GPS等观测数据，经由串行通讯电缆，输出到计算机记录系统，完成数据图形曲线的显示、存贮和打印，以对温度的变化造成超过仪器许可精度的测量误差进行必要的数据改正，确保超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导重力仪双温制冷膨胀机智能监控器，其特征在于：第一制冷级铂热电阻（６）和第二制冷级铂热电阻（７）分别与模数转换器（８）的信号输入端相连；基准电压源（５）的输出端与模数转换器（８）的参考电压输入端相连；ＧＰＳ－ＯＥＭ板（２）的输 出端、存贮器（４）、拨码盘（９）、选择键（１３）、设定键（１４）分别与微处理器（３）的输入端相连；微处理器（３）的输出端分别与字符显示器（１０）、继电器（１１）的输入端、ＲＳ－２３２通讯接口（１２）的输入端相连；继电器（１１）的输出端与制冷膨胀机电源（１７）、蜂鸣器（１５）、报警指示（１６）相连；ＲＳ－２３２接口（１２）的输出端与计算机记录系统（１８）相连；ＧＰＳ天线（１）与ＧＰＳ－ＯＥＭ板（２）的输入端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周百力，
申请(专利权)人：中国科学院测量与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]