专利名称：智能化矿物热释光仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用微电脑技术测定矿物的热释光性能的仪器，属于矿物性测试技术领域。
矿物的热释光是指矿物在被加热升温的过程中，积蓄在晶格中的能量会以光的形式释放出来的现象。根据矿物的加热温度与发光强度的对应关系，可以确定矿物的热释光曲线。地球上三分之二以上的矿物均有不同程度的热释光现象，这种现象可有多种应用。在地质找矿工作中，可以作为一种快速、廉价而有效的找矿手段。目前现有的热释光剂量仪，主要用于医疗卫生部门作为放射性辐射的剂量测定，全为模拟电路程式的仪器。这种仪器电路结构复杂、故障率高，体积大，自身重量较重，价格贵，不易推广，不能用于野外地质找矿。
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种使用先进的单片微机控制的小型轻便智能化矿物热释光仪，它适用于地质找矿，特别是适合于普查找金等工作。
本实用新型由加热系统、光接收与光电转换系统信号处理系统和电源及机壳组成，其特点是加热系统由加热盘(9)、加热控制器和温度控制器构成，光接收和光电转换系统由光电倍增管(6)、光电信号放大器(7)、采样保持器(8)组成，信号处理系统由微型计算机及相应的软件完成。加热控制器和温度控制器由微机软件实现同步控制。加热控制器可由加热控制信号放大器(13)、光电隔离器(14)、驱动器(15)、可控硅SCR(16)和升温变压器(17)构成。温度控制器由热电偶(20)、温度补偿器(10)和温控信号放大器(11)构成。被测样品置于加热盘(9)上，当可控硅(16)被触发导通后，加热盘(9)就迅速升温，样品发光。光电倍增管(6)接收发光信号后将其转换为电信号，送入光电信号放大器(7)进行放大，再进入采样保持器(8)，它通过微机控制，使其工作在“采样”或“保持”状态。当加热升温到某一温度而需要采集光强电压信号时，微机就发出一数字信号，使之“保持”。这时A／D变换器就进行光强信号采集及转换，然后进入微机总线进行信号处理。加热盘(9)的背面焊有热电偶，在电流的过零点，热电偶信号经温度补偿器(10)再由温控信号放大器(11)放大后送入电压比较器(12)进行电压比较。被比较的另一信号是由微机预置的温度预置值，通过D／A转换器转换成一个模拟电压值。当预置温度的模拟信号与被放大了的电偶信号相等时，比较器立即输出一个负脉冲信号，使电脑响应一中断服务程序。由于可控硅(16)直接与交流电源相联接，因而采用光电隔离器(14)，以保证微机与交流电之间有可靠的绝缘与隔离。为了指示加热盘(9)处于通电升温状态，提醒仪器操作者注意，在可控硅控制电路中设置了加热讯响器(3)，只要仪器处于加热工作状态，它就发出声音。为了使微机对加热控制器和温度控制器实现同步控制，本仪器设有同步脉冲发生器(1)，它每秒钟可发生100个负脉冲信号。负脉冲产生时就是交流电正弦波的过零处。每一个同步信号可使电脑响应一次低级中断服务程序去完成打开可控硅，进行信号比较等工作。为了避免仪器工作中因突然掉电又突然上电时出现随机信号的触发，从而导通可控硅，以致使加热盘无休止地加热而烧坏，线路中加设了复位总清保险装置(2)，它通过继电器J与微机相联接，保证每次上电时对微机复位总清一次，使软件程序总是从微机的首址开始运行。本仪器设置了复位、升温、绘图打印、打印和自检五个功能键，其中升温、绘图及打印构成一个完整的工作过程。键盘显示板(18)和绘图、打印机(19)与微机扩展口相联接。电源由低压电源(4)和高压电源(5)组成。
本实用新型采用电脑智能技术，采取软件代替部分硬件功能，使电路大为简化，体积、重量和成本都大幅度下降。本仪器采用功能键操作，自动化程度高，按一电钮就可完成测量、绘图和打印等动作，可直接在地质野外营地普及推广，在野外普查找矿，尤其是普查全矿中使用方便，操作简单，并可大幅度地提高工作效率减少野外工作量，缩短找矿周期。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是电路联接微机接口示意图，其中(a)是同步脉冲发生器电路示意图，(b)是电压比较器电路示意图，(c)是加热讯响器控制电路示意图，(d)是复位总清保险装置电路示意图。
本实用新型可采取如下方案实施按如图1所示的结构，微机采用8031单片微机；同步脉冲发生器(1)采用电源过零同步脉冲发生器，它与8031单片机的外部中断0或外部中断1(即P3.2INR0或P3.3INT1)相联接，组成了第一个软硬件接口，当同步脉冲来到时，8031单片机就响应转向外部中断服务程序，实现可控硅的过零触发、加热盘的整个周期加热和比较器的温度值与预置电压值的比较等功能。比较器(12)的输出端与8031单片机的定时器T0或T1的输入脚(即P3.4或P3.5)相联接，组成第二个软硬件接口，只要比较器(12)输出一个负脉冲，8031单片机就响应并转入T0或T1的高级溢出中断服务程序，实现热释光测量中的光强采集、数据处理、传递和存贮等功能。通过以上两个接口的配合，两组不同中断服务程序的关联和嵌套，从而实现智能化热释光仪的主要功能。为了扩大单片微机的存贮量和功能，仪器中可设置外接存贮器(ROM)和(RAM)。键盘、显示板、绘图、打印机可通过8155集成电路与8031单片微机相联接。电源过零同步脉冲发生器电路如图2(a)所示电压比较器可采用311电路构成，如图2(b)所示；加热讯响器的控制电路如图2(c)所示，由于加热盘在样品室中，工作状态不易觉察，加入加热讯响器后，只要加热盘通电加热，就会发出声音。正常升温时为间隙而有节奏的响声，否则就应注意，以免过热而烧坏。复位总清保险装置的电路如图2(d)所示，它由555电路构成，图中J为继电器，输出端接8031的RESET端。当仪器上电后，可对微机强迫总清一次，使程序总是从首地址开始执行。这样可使仪器上电压立即转入正常，并保证加热盘不受误触发而工作。其他电路部分均为常用的电路所构成。高压电源为500～1000伏可调，具体数据根据光电倍增管的要求确定。改变高压电源数值，也可适当改变仪器的灵敏度。加热盘可采用特制的成品。
权利要求1.一种用微电脑技术测定矿物热释光性能的矿物热释光仪，由加热系统、光接收与光电转换系统、信号处理系统和电源及机壳组成，其特征在于加热系统由加热盘(9)、加热控制器和温度控制器构成，光接收和光电转换系统由光电倍增管(6)构成、光电信号放大器(7)和采样保持器(8)构成，信号处理系统由微型计算机及相应的软件完成，加热控制器和温度控制器由微机软件实现同步控制。
2.根据权利要求1所述的矿物热释光仪，其特征在于加热控制器可由加热控制信号放大器(13)、光电隔离器(14)、驱动器(15)、可控硅SCR(16)和升温变压器(17)构成。
3.根据权利要求1所述的矿物热释光仪，其特征在于温度控制器由热电偶(17)、温度补偿器(10)和温控信号放大器(11)构成。
4.根据权利要求1、2或3所述的矿物热释光仪，其特征在于同步脉冲发光器(1)与8031单片机的外部中断0或1联接组成第一接口，电压比较器(12)的输出端与8031单片机的定时器输入脚T0或T1联接组成第二接口，两个接口中断服务程序互相联接与嵌套。
5.根据权利要求1或2所述的矿物热释光仪，其特征在于在可控硅控制电路中设置了加热讯响器(3)。
6.根据权利要求1、2或3所述的热释光仪，其特征在于线路中加设了复位总清保险装置(2)。
7.根据权利要求1、2或3所述的矿物热释光仪，其特征在于设有同步脉冲发生器(1)、键盘和显示板(18)、绘图和打印机(19)。
专利摘要智能化矿物热释光仪是用微电脑测定矿物热释光的仪器，由加热盘、加热控制器、光电信号转换接收系统及节省单片微机的信号处理控制系统等组成。在加热控制器中设置了加热讯响器指示保险，在单片机外围又设置了上电强迫复位总清保险。同步脉冲发生器，键盘，显示板及绘图打印机等均与单片微机相联接。具有结构简单、成本低廉、操作简便等优点，是适合于地质找矿用的小型轻便仪器，可在野外找矿，特别适合在普查金矿中推广使用。
文档编号G01N21/71GK2049770SQ8920514
公开日1989年12月20日 申请日期1989年6月3日 优先权日1989年6月3日
发明者蒋永才 申请人:地质矿产部南京地质矿产研究所