超導重力儀兩級低溫制冷機的自動溫度監控記錄裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種用于超導重力儀兩級低溫制冷機的自動溫度監控記錄裝置，涉及一種溫度監控記錄裝置。本實用新型專利技術的主要結構是第一、二制冷級鉑熱電阻（６、７）分別與模數轉換器（８）的信號輸入端相連；ＧＰＳ－ＯＥＭ板（２）的輸出端、存貯器（４）、撥碼盤（９）、選擇鍵（１３）、設定鍵（１４）分別與微處理器（３）的輸入端相連；微處理器（３）的輸出端分別與字符顯示器（１０）、繼電器（１１）的輸入端、ＲＳ－２３２通訊接口（１２）的輸入端相連；繼電器（１１）的輸出端與制冷機電源（１７）、蜂鳴器（１５）、報警指示（１６）相連。本實用新型專利技術在大地測量、地球物理、地震觀測等領域具有一定的應用和開發價值。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種溫度監控記錄裝置；具體地說，涉及一種超導重力 儀兩級低溫制冷機的自動溫度監控記錄裝置，可應用于測量、地震及其它部門。
技術介紹
超導重力儀利用超導電流固有的穩定性，用磁懸浮替代了傳統重力儀的機械 彈簧懸掛，因而具有極高的靈敏度和穩定性，是當今世界上精度最高的重力儀之 一。它不僅可以用來檢測和研究固體地球的潮汐、自由核章動、自由振蕩、自轉 變化以及地殼的構造運動等地球動力學現象，還可以用來研究大氣、海洋和地下 水等各圈層的相互作用和重力場的耦合效應，為現代大地測量和空間測量技術提 供觀測基準。超導重力儀使用汽化的氦氣作為制冷劑，采用兩級制冷方式，通過兩級低溫 制冷機來維持超低溫(低于-20(TC)的工作環境，以保證超導重力儀傳感單元 始終工作在超導狀態。兩級低溫制冷機的工作溫度及其穩定性，對超導重力儀的測量精度至關重 要。它們的變化，會降低溫度調節的長期穩定性，改變冷卻杜瓦系統內氣體的熱 流分布，使磁線圈和超導球之間產生熱梯度，在磁場和重力儀信號中形成漂移， 產生超過儀器許可精度的測量誤差。所以，需要對低溫制冷機的第一、二制冷級 溫度分別進行采樣，用以進行必要的數據改正，確保超導重力儀的測量精度。然而，目前的超導重力儀兩級低溫制冷機，存在以下幾個方面的問題1、不具備連續實時監測顯示其兩制冷級溫度的能力，無法對溫度的變化 造成超過儀器許可精度的測量誤差進行必要的數據改正，確保超導重力儀的測量 精度。2、 在制冷機發生故障，導致制冷溫度異常時，不能自動切斷其電源，至 使超導重力儀可能脫離超導狀態，無法繼續提供正確的重力數據，甚至可能 發生污染超導重力儀本體的重大事故。3、 在制冷機兩制冷級溫度超出許可范圍時，不能自動進行聲、光報警， 提醒維護人員及時到達現場，對故障做出判斷和處理，給工作帶來隱患。4、 不能將低溫制冷機兩制冷級的溫度及GPS數據輸出到計算機記錄系 統進行連續實時的數據和圖形曲線顯示、存貯及打印，不便于數據的分析判 斷，缺少檢修維護的依據。5、 不具備實時顯示格林尼治日期、時間和北京時間的能力，不能利用 GPS時間數據同步計算機記錄系統，使之與格林尼治時間精確同步，不利于 觀測數據的記錄分析。
技術實現思路
本技術的目的就在于克服現有技術存在的上述缺點和不足，而提供 一種超導重力儀兩級低溫制冷機的自動溫度監控記錄裝置。具體要求-其一是采用傳感器和微機技術，集監測、控制于一體，實現對低溫制冷機 兩制冷級溫度的顯示、存貯和監控；其二是在兩制冷級的溫度超出設定范圍時，可在聲、光自動報警的同時，迅 速切斷低溫制冷機電源，達到保護低溫制冷機與超導重力儀本體的目的；其三是根據用戶通過撥碼盤的設定，自動將低溫制冷機兩制冷級溫度結果數 據通過通訊接口定時集中輸出到計算機記錄系統加以顯示和存貯；其四是利用GPS時間數據同步計算機記錄系統，使之與格林尼治時間精確 同步；其五是結構簡單、精度高、功耗低。 本技術的目的是這樣實現的在低溫制冷機中的第一、第二制冷級處分別設置鉑熱電阻，由信號線引至本 技術，用于兩級低溫制冷機工作溫度的檢測。本技術由鉑熱電阻、微處理器、字符顯示器、繼電器、通訊接口、操作 鍵盤、通訊接口等部件組成。在完成裝置的上電自檢后，制冷機第一和第二制冷級的電壓模擬信號送入模數轉換器，轉換為數字信號送至微處理器，根據所測信 號與鉑熱電阻、溫度的關系，進行相應的査表及計算處理，即可獲得當前制冷機 第一和第二制冷級上的鉑熱電阻值與對應溫度，在將其轉換為ASCII碼后，在 字符顯示器上連續實時顯示之； 一旦發現溫度超出所設定的范圍，即在聲、光自 動報警的同時，通過繼電器控制，迅速切斷低溫制冷機電源，達到保護設備的目 的。另外，兩制冷級的溫度數據還可通過RS-232通訊接口，以串行方式輸出到 計算機記錄系統，加以實時顯示和存貯，作為今后分析維護的依據。 具體地說由圖1可知，本技術的電路板安裝在機殼24內。在機殼24的前面板 上安裝有字符顯示器10、選擇鍵13、設定鍵14、報警指示16、電源指示19、 失鎖指示20、秒指示21、對比度調節22、背景光開關23。由圖2可知，在機殼24的后面板上安裝有撥碼盤9、蜂鳴器15、 GPS天 線插座25、制冷機電源控制插座26、 RS-232接口輸出插座27、制冷機第一制 冷級和第二制冷級溫度信號輸入插座28和29，電源開關30、電源插座31。由圖3可知，第一制冷級鉑熱電阻6和第二制冷級鉑熱電阻7分別與模數 轉換器8的信號輸入端相連；基準電壓源5的輸出端與模數轉換器8的參考電 壓輸入端相連；GPS-OEM板2的輸出端、存貯器4、撥碼盤9、選擇鍵13、設 定鍵14分別與微處理器3的輸入端相連；微處理器3的輸出端分別與字符顯示 器10、繼電器11的輸入端、RS-232通訊接口 12的輸入端相連；繼電器11的輸 出端與制冷機電源17、蜂鳴器15、報警指示16相連；RS-232接口 12的輸出 端與計算機記錄系統18相連。GPS天線(1)與GPS-OEM板(2)的輸入端相連；本技術的的工作原理是在完成裝置的上電自檢后，制冷機第一和第 二制冷級鉑熱電阻6、 7上的電壓模擬信號分時送入模數轉換器8，轉換為數 字信號送至微處理器3，根據所測信號與鉑熱電阻、溫度的關系，進行相應的査 表及計算處理，在獲得制冷機兩制冷級的鉑熱電阻值及對應溫度數據后，將其轉 換為ASCII碼，在字符顯示器10上加以顯示，同時由存貯器4加以存貯。根據 用戶在撥碼盤9上設置的時間間隔，通過RS-232通訊接口 12自動定時輸出 串行數據，集中提供給計算機記錄系統18，完成數據圖形曲線的顯示、存貯和 打印，以對溫度的變化造成超過儀器許可精度的測量誤差進行必要的數據改正，確保超導重力儀的測量精度，并作為今后分析維護的依據。與此同時，還隨時 與用戶由設定鍵14所設置的報警閾值進行比較， 一旦發現溫度超出設定的范圍， 即在蜂鳴器15、報警指示16聲、光報警的同時，通過繼電器11控制，迅速切 斷制冷機電源17，達到保護設備的目的。工作期間，裝置還自動接收來自天線1的GPS信號，對信號進行跟蹤、鎖 定，提取出日期、時間及三維位置等信息，在字符顯示器10上連續實時顯示高 精度的時間和地理位置信息；同時還可通過串行接口 12，對計算機記錄系統18 的系統時鐘進行實時校正，使之與協調世界時精確同步。本技術與現有技術相比，具有以下優點和積極效果-① 采用單片微機控制，結構簡單，操作方便，抗干擾能力強，成本與功耗 低，體積小。② 全天候、連續實時提供對低溫制冷機的監控，具備同時顯示制冷機的兩 制冷級鉑熱電阻值與其對應溫度的能力，有利于對制冷機工作狀態的監測。③ 具有顯示頁切換能力，用戶可通過鍵盤進行制冷機的兩制冷級的鉬熱電阻 值、溫度值以及GPS等觀測數據的顯示切換。④ 具有設置溫度報警閾值的能力，用戶可通過鍵盤進行制冷機的兩制冷級的 報警閾值的設定。⑤ 可在制冷機的兩制冷級溫度超出設定范圍時，自動進行聲、光報警和字符 閃爍提示，提醒維護人員及時到達現場，排除故障，同時自動切斷低溫制冷機電 源，達到保護設備的目的。⑥ RS-232通訊接口可以將制冷機兩制冷級的鉑熱電阻值、溫度值以及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
超導重力儀兩級低溫制冷機的自動溫度監控記錄裝置，其特征在于：第一制冷級鉑熱電阻（６）和第二制冷級鉑熱電阻（７）分別與模數轉換器（８）的信號輸入端相連；基準電壓源（５）的輸出端與模數轉換器（８）的參考電壓輸入端相連；ＧＰＳ－ＯＥＭ板（２）的輸出端、存貯器（４）、撥碼盤（９）、選擇鍵（１３）、設定鍵（１４）分別與微處理器（３）的輸入端相連；微處理器（３）的輸出端分別與字符顯示器（１０）、繼電器（１１）的輸入端、ＲＳ－２３２通訊接口（１２）的輸入端相連；繼電器（１１）的輸出端與制冷機電源（１７）、蜂鳴器（１５）、報警指示（１６）相連；ＲＳ－２３２接口（１２）的輸出端與計算機記錄系統（１８）相連；ＧＰＳ天線（１）與ＧＰＳ－ＯＥＭ板（２）的輸入端相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周百力，
申請(專利權)人：中國科學院測量與地球物理研究所，
類型：實用新型
國別省市：83[中國|武漢]