專利名稱：超導(dǎo)重力儀雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度監(jiān)控記錄裝置；具體地說，涉及一種超導(dǎo)重力儀雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，可應(yīng)用于測量、地震及其它部門。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)重力儀利用超導(dǎo)電流固有的穩(wěn)定性，用磁懸浮替代了傳統(tǒng)重力儀的機械彈簧懸掛，因而具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性，是當(dāng)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(zhuǎn)變化以及地殼的構(gòu)造運動等地球動力學(xué)現(xiàn)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(yīng)，為現(xiàn)代大地測量和空間測量技術(shù)提供觀測基準。
超導(dǎo)重力儀使用汽化的氦氣作為制冷劑，采用兩級制冷方式，通過雙溫制冷膨脹機來維持超低溫(低于-200℃)的工作環(huán)境，以保證超導(dǎo)重力儀傳感單元始終工作在超導(dǎo)狀態(tài)。
雙溫制冷膨脹機的工作溫度及其穩(wěn)定性，對超導(dǎo)重力儀的測量精度至關(guān)重要。它們的變化，會降低溫度調(diào)節(jié)的長期穩(wěn)定性，改變冷卻杜瓦系統(tǒng)內(nèi)氣體的熱流分布，使磁線圈和超導(dǎo)球之間產(chǎn)生熱梯度，在磁場和重力儀信號中形成漂移，產(chǎn)生超過儀器許可精度的測量誤差。所以，需要對制冷膨脹機的第一、二制冷級溫度分別進行采樣，用以進行必要的數(shù)據(jù)改正，確保超導(dǎo)重力儀的測量精度。
然而，目前的超導(dǎo)重力儀雙溫制冷膨脹機，存在以下幾個方面的問題1、不具備連續(xù)實時監(jiān)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(shù)據(jù)改正，確保超導(dǎo)重力儀的測量精度。
2、在制冷膨脹機發(fā)生故障，導(dǎo)致制冷溫度異常時，不能自動切斷其電源，至使超導(dǎo)重力儀可能脫離超導(dǎo)狀態(tài)，無法繼續(xù)提供正確的重力數(shù)據(jù)，甚至可能發(fā)生污染超導(dǎo)重力儀本體的重大事故。
3、在制冷膨脹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(xiàn)場，對故障做出判斷和處理，給工作帶來隱患。
4、不能將制冷膨脹機兩制冷級的溫度及GPS數(shù)據(jù)輸出到計算機記錄系統(tǒng)進行連續(xù)實時的數(shù)據(jù)和圖形曲線顯示、存貯及打印，不便于數(shù)據(jù)的分析判斷，缺少檢修維護的依據(jù)。
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(shù)據(jù)同步計算機記錄系統(tǒng)，使之與格林尼治時間精確同步，不利于觀測數(shù)據(jù)的記錄分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點和不足，而提供一種超導(dǎo)重力儀雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器。具體要求其一是采用傳感器和微機技術(shù)，集監(jiān)測、控制于一體，實現(xiàn)對雙溫制冷膨脹機兩制冷級溫度的顯示、存貯和監(jiān)控；其二是在兩制冷級的溫度超出設(shè)定范圍時，可在聲、光自動報警的同時，迅速切斷制冷膨脹機電源，達到保護制冷膨脹機與超導(dǎo)重力儀本體的目的；其三是根據(jù)用戶通過撥碼盤的設(shè)定，自動將制冷膨脹機兩制冷級溫度結(jié)果數(shù)據(jù)通過通訊接口定時集中輸出到計算機記錄系統(tǒng)加以顯示和存貯；其四是利用GPS時間數(shù)據(jù)同步計算機記錄系統(tǒng)，使之與格林尼治時間精確同步；其五是結(jié)構(gòu)簡單、精度高、功耗低。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在雙溫制冷膨脹機中的第一、第二制冷級處分別設(shè)置鉑熱電阻，由信號線引至本發(fā)明，用于制冷膨脹機工作溫度的檢測。
本發(fā)明由鉑熱電阻、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。在完成監(jiān)控器的上電自檢后，制冷膨脹機第一和第二制冷級的電壓模擬信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送至微處理器，根據(jù)所測信號與鉑熱電阻、溫度的關(guān)系，進行相應(yīng)的查表及計算處理，即可獲得當(dāng)前制冷膨脹機第一和第二制冷級上的鉑熱電阻值與對應(yīng)溫度，在將其轉(zhuǎn)換為ASCII碼后，在字符顯示器上連續(xù)實時顯示之；一旦發(fā)現(xiàn)溫度超出所設(shè)定的范圍，即在聲、光自動報警的同時，通過繼電器控制，迅速切斷制冷膨脹機電源，達到保護設(shè)備的目的。另外，兩制冷級的溫度數(shù)據(jù)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(tǒng)，加以實時顯示和存貯，作為今后分析維護的依據(jù)。
具體地說由圖1可知，本發(fā)明的電路板安裝在機殼24內(nèi)。在機殼24的前面板上安裝有字符顯示器10、選擇鍵13、設(shè)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(diào)節(jié)22、背景光開關(guān)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、制冷膨脹機電源控制插座26、RS-232接口輸出插座27、制冷膨脹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(guān)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(shù)轉(zhuǎn)換器8的信號輸入端相連；基準電壓源5的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)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(shè)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的輸出端與制冷膨脹機電源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(tǒng)18相連。
GPS天線(1)與GPS-OEM板(2)的輸入端相連；本發(fā)明的的工作原理是在完成監(jiān)控器的上電自檢后，制冷膨脹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(shù)轉(zhuǎn)換器8，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送至微處理器3，根據(jù)所測信號與鉑熱電阻、溫度的關(guān)系，進行相應(yīng)的查表及計算處理，在獲得制冷膨脹機兩制冷級的鉑熱電阻值及對應(yīng)溫度數(shù)據(jù)后，將其轉(zhuǎn)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(jù)用戶在撥碼盤9上設(shè)置的時間間隔，通過RS-232通訊接口12自動定時輸出串行數(shù)據(jù)，集中提供給計算機記錄系統(tǒng)18，完成數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)改正，確保超導(dǎo)重力儀的測量精度，并作為今后分析維護的依據(jù)。與此同時，還隨時與用戶由設(shè)定鍵14所設(shè)置的報警閾值進行比較，一旦發(fā)現(xiàn)溫度超出設(shè)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，迅速切斷制冷膨脹機電源17，達到保護設(shè)備的目的。
工作期間，監(jiān)控器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(xù)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(tǒng)18的系統(tǒng)時鐘進行實時校正，使之與協(xié)調(diào)世界時精確同步。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和積極效果①采用單片微機控制，結(jié)構(gòu)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(xù)實時提供對制冷膨脹機的監(jiān)控，具備同時顯示其兩制冷級鉑熱電阻值與其對應(yīng)溫度的能力，有利于對制冷膨脹機工作狀態(tài)的監(jiān)測。
③具有顯示頁切換能力，用戶可通過鍵盤進行制冷膨脹機的兩制冷級的鉑熱電阻值、溫度值以及GPS等觀測數(shù)據(jù)的顯示切換。
④具有設(shè)置溫度報警閾值的能力，用戶可通過鍵盤進行制冷膨脹機的兩制冷級的報警閾值的設(shè)定。
⑤可在制冷膨脹機的兩制冷級溫度超出設(shè)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(xiàn)場，排除故障，同時自動切斷制冷膨脹機電源，達到保護設(shè)備的目的。
⑥RS-232通訊接口可以將制冷膨脹機兩制冷級的鉑熱電阻值、溫度值以及GPS等觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)由串行通訊電纜，輸出到計算機記錄系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)改正，確保超導(dǎo)重力儀的測量精度，并作為今后分析維護的依據(jù)。
⑦可根據(jù)用戶通過撥碼盤設(shè)定的時間間隔，自動將預(yù)存在存貯器中的數(shù)據(jù)定時向計算機記錄系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的集中轉(zhuǎn)存，同時刷新存貯器。
⑧除了需要在制冷膨脹機的兩制冷級處安裝鉑熱電阻并將制冷膨脹機的電源線接入本發(fā)明的制冷膨脹機電源控制插座外，無須對原有的低溫制冷系統(tǒng)進行任何改動，操作簡單、方便、快捷，具有推廣應(yīng)用價值。
⑨RS-232通訊接口輸出的時間信息，可經(jīng)由串行通訊電纜輸入到計算機記錄系統(tǒng)，對其系統(tǒng)時鐘進行校正，使之與協(xié)調(diào)世界時精確同步，有利于觀測數(shù)據(jù)的記錄分析，改變了傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)時間精度低、需要人工手動對時的工作方式。
總之，本發(fā)明的使用可提高超導(dǎo)重力儀觀測的自動化和安全程度，并提供制冷膨脹機兩制冷級工作溫度數(shù)據(jù)作為超導(dǎo)重力觀測數(shù)據(jù)分析、改正之用，在大地測量、地球物理、地震觀測等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用和開發(fā)價值。


圖1為本發(fā)明外形結(jié)構(gòu)前面板示意圖；圖2為本發(fā)明外形結(jié)構(gòu)后面板示意圖；圖3為本發(fā)明組成方框圖；圖4為本發(fā)明組成電路原理圖。
其中1-GPS天線、2-GPS-OEM板，本實施例選用GAMIN公司的GPS25；3-微處理器，本實施例選用ATMEL公司的AT89C32及其配套電路；4-存貯器，本實施例選用6264靜態(tài)RAM；5-基準電壓源，本實施例選用AD780；6-第一制冷級鉑熱電阻；7-第二制冷級鉑熱電阻；8-模數(shù)轉(zhuǎn)換器，本實施例選用AD公司的AD7730及經(jīng)由基準電壓源向兩制冷級鉑熱電阻提供測試電壓的電路；9-撥碼盤；10-字符顯示器，本實施例選用精電公司的MDLS16268C；11-繼電器；12-RS-232接口，本實施例選用MAX202；13-選擇鍵；14-設(shè)定鍵；15-蜂鳴器；
16-報警指示；17-制冷膨脹機電源；18-計算機記錄系統(tǒng)；19-電源指示；20-失鎖指示；21-秒指示；22-對比度調(diào)節(jié)；23-背景光開關(guān)；24-機殼；25-GPS天線插座；26-制冷機電源控制插座；27-RS-232接口輸出插座；28-第一制冷級溫度信號輸入插座；29-第二制冷級溫度信號輸入插座；30-電源開關(guān)；31-電源插座。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖4對本發(fā)明各功能塊進一步說明圖4是圖3對應(yīng)的電路原理圖。
*微處理器3微處理器3選用ATMEL公司的AT89C32及其配套電路，它是整個系統(tǒng)處理、操作、控制的中心；一切信號的接收、存貯、顯示、控制均在它的監(jiān)控之下進行。微處理器3通過A0～A12地址線、D0～D7數(shù)據(jù)線及讀RD/、寫WR/、復(fù)位RESET等信號對全系統(tǒng)進行控制。
微處理器3的內(nèi)部存貯器分為程序和數(shù)據(jù)存貯器兩部分。其中，管理、監(jiān)控程序存放于程序存貯器中，中間結(jié)果數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)存貯器中。
SS1晶體振蕩器與電容C2、C3組成11.059MHz的晶體振蕩電路，與微處理器3的X1、X2引腳相連構(gòu)成內(nèi)部振蕩方式，用來提供微處理器3內(nèi)各種微操作的時間基準。
74LS373地址鎖存器用于解決微處理器3地址總線與數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用的問題。
電容C1、電阻R1構(gòu)成自動上電復(fù)位電路，使監(jiān)控器從0000H地址單元開始執(zhí)行監(jiān)控程序。
74LS138地址譯碼器對地址線A13-A15進行譯碼，它的輸出Y0-Y2分別作為存貯器4、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、字符顯示器10的片選信號，由微處理器3通過數(shù)據(jù)線對它們分時進行訪問。
*存貯器4、選擇鍵13與設(shè)定鍵14作為選擇鍵13的S1經(jīng)由電阻R3、R4及74LS00與非門構(gòu)成的防抖動電路輸出中斷請求信號，接入微處理器3的INT1腳，在字符顯示器10屏幕菜單的提示下，采用翻頁方式，依次實時顯示制冷膨脹機兩制冷級的鉑熱電阻值及對應(yīng)溫度，以及測定的格林尼治時間、日期，北京時間、經(jīng)度、緯度和高度等GPS觀測數(shù)據(jù)。
作為設(shè)定鍵14的S2經(jīng)由電阻R6、R7及74LS00與非門構(gòu)成的防抖動電路輸出中斷請求信號，接入微處理器3的INT0腳，在字符顯示器10屏幕菜單的提示下，采用每按設(shè)定鍵一次溫度數(shù)值增加1；在選擇鍵13按下的同時，每按設(shè)定鍵14一次數(shù)值減少1的方式，設(shè)置第一/二制冷級的溫度報警閾值。
存貯器4除了保存制冷膨脹機第一、第二制冷級的鉑熱電阻值與其對應(yīng)的溫度值，以及接收到的GPS觀測數(shù)據(jù)，亦可根據(jù)用戶通過撥碼盤設(shè)定的時間間隔，自動將預(yù)存在其中的數(shù)據(jù)定時向計算機記錄系統(tǒng)18進行數(shù)據(jù)的集中轉(zhuǎn)存，同時刷新存貯器。
*基準電壓源5、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8模數(shù)轉(zhuǎn)換器8選用AD公司的分辨率為24位的AD7730，配置為2個通道的信號輸入。微處理器3通過其端口的P14、P15、P16、P17，分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的SCLK、DRDY/、DOUT與DIN端相連接。模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的MCLKIN與MCLK OUT端接入SS2晶體，用以獲得時基信號?；鶞孰妷涸?采用低噪聲電壓基準源AD780，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓的比較基準，接入微處理器3的REF IN+端。制冷膨脹機第一和第二制冷級的電壓模擬信號，分別經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的2個信號模擬輸入端AIN1+/-、AIN2+/-直接檢出，由模擬開關(guān)逐個分時送入輸入緩沖器和可編程增益放大器，經(jīng)∑-△調(diào)制器轉(zhuǎn)換成含有數(shù)字信息的數(shù)字脈沖序列，經(jīng)由截止頻率可編程的低通數(shù)字濾波器進行處理。在模數(shù)轉(zhuǎn)換完成后，模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的DRDY/腳輸出電平變低，并要求微處理器3提供SCLK時鐘信號；微處理器3通過P14、P15、P17編程輸出對模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的寄存器進行設(shè)置，將當(dāng)前通道號及結(jié)果數(shù)據(jù)，與接收到的GPS信息一道，通過中斷功能調(diào)用，送入字符顯示器10實時顯示與存貯器4保存。
基準電壓源5同時還經(jīng)電位器P2分別向標準電阻R14、R15和連接在JTEMP插座上的第一、二制冷級被測鉑熱電阻RX1、RX2提供測試電壓。因為標準電阻R14、被測第一制冷級鉑熱電阻RX1構(gòu)成的串聯(lián)支路上，流經(jīng)它們的電流相同，又因為VR14、R14已知，則可由當(dāng)前測量電壓VRX1求出被測鉑熱電阻RX1。同理，從標準電阻R15、第二制冷級被測鉑熱電阻RX2構(gòu)成的另外一條串聯(lián)支路上，可以求出RX2。
電阻R13、R14與R17、R18分別作為7730的REF IN-端與AIN1/2+的輸入電阻；電容C14和C15、C16分別為參考電壓和信號輸入端的濾波電容。
*字符顯示器10字符顯示器10的8位并行數(shù)據(jù)總線直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線聯(lián)接，微處理器3在數(shù)據(jù)總線形式下，向字符顯示器10發(fā)送指令代碼或數(shù)據(jù)。來自地址譯碼器74LS138輸出的Y2與微處理器3的讀RD/和寫WR/控制信號一道，產(chǎn)生字符顯示器10的片選E；地址鎖存器74LS373的輸出地址A0、A1則作為指令/數(shù)據(jù)寄存器選擇和讀/寫選擇的控制信號。作為對比度調(diào)節(jié)22的電位器P1和電阻R5對供電電壓VCC分壓后，提供給VD腳，用以調(diào)節(jié)字符顯示器10的顯示對比度。S3是背光照明源控制，可將5V直流電壓提供給字符顯示器10的發(fā)光二極管，使它能在弱光或黑暗的條件下使用。
*繼電器11、蜂鳴器15及報警指示16繼電器11由下列元件組成，其連接關(guān)系是電阻R20與三極管N2的基極相連，三極管N2的發(fā)射極與三極管N3的基極相連，三極管N2、N3的集電極均與+5V電源相連。N3的發(fā)射極與繼電器REL線圈繞組的一端相連，REL線圈繞組的另一端與地相連。二極管D1與繼電器REL線圈繞組相并連，防止反相過沖電流，為REL線圈繞組提供保護。
電感L的一端與電容C19正端和繼電器REL的常開觸點的一端相連，L的另一端與電容C20以及+5V電源相連；C19、C20的負端與地相連。常開觸點的另一端與蜂鳴器15的一端相連。
P35同時控制蜂鳴器15和作為報警指示16的紅色發(fā)光二極管L4。平時，P35為低電平，三極管N2、N3共同構(gòu)成的復(fù)合三極管截止，繼電器常開觸點開路，沒有電流通過蜂鳴器15，蜂鳴器不發(fā)聲示警，作為報警指示16的發(fā)光二極管L4也不閃爍發(fā)光。而此時常閉觸點處于閉合狀態(tài)，與其相串接的220V交流電壓能夠加在制冷機電源17上，制冷機正常工作；一旦微處理器3查詢到某一級制冷溫度超出設(shè)定的報警閾值，P35腳輸出高電平，三極管N2、N3共同構(gòu)成的復(fù)合三極管導(dǎo)通，繼電器常閉觸點斷開，迅速切斷制冷機電源17，達到保護設(shè)備的目的；而此刻繼電器常開觸點閉合，+5V電壓接入，蜂鳴器15間歇發(fā)聲示警，與其串連的報警指示16閃爍發(fā)光。R21為報警指示16的L4提供分流保護。電感L、電容C19、C20共同構(gòu)成+5V電源的濾波電路，平滑蜂鳴器15間歇發(fā)聲時形成的干擾。
*GPS-OEM板2、失鎖指示20與秒指示21GPS-OEM板2自動接收來自天線1的L1波段的GPS信號，經(jīng)過前置放大、窄帶濾波、頻率合成，通過高速A/D轉(zhuǎn)換，分成12個并行通道，實現(xiàn)對GPS信號的跟蹤、鎖定，以9600baud的波特率輸出串行數(shù)據(jù)。微處理器3一方面將獲得的日期、時間及三維位置等信息提取出來，以字符的方式在字符顯示器10上加以顯示，連續(xù)實時提供時間及地理位置信息；同時通過通訊連接電纜，經(jīng)由中斷功能調(diào)用，將監(jiān)控器輸出的高精度時間信息，對計算機記錄系統(tǒng)18的系統(tǒng)時鐘進行校正，從而使其與協(xié)調(diào)世界時精確同步。
GPS-OEM板2輸出的秒脈沖經(jīng)三極管N1、電阻R8、R9構(gòu)成的放大器反相后，通過LM555和電阻R10、電容C4、C5構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，輸出到作為秒指示21的發(fā)光二極管L2，指示秒脈沖的到來。
當(dāng)鎖定衛(wèi)星少于3顆，本發(fā)明處于失鎖狀態(tài)時，微處理器3的P34腳發(fā)出脈沖信號，經(jīng)74LS00與非門輸出到作為失鎖指示20的發(fā)光二極管L3，使其閃爍；與之同時，字符顯示器10閃爍顯示“正在跟蹤……”的提示信息；失鎖時，本發(fā)明會自動切換到內(nèi)部時鐘，繼續(xù)保持時間顯示。
*RS-232接口12由于微處理器3輸出的串行數(shù)據(jù)是0～5V的TTL電平，而計算機記錄系統(tǒng)18配置的是RS-232C標準的串行接口，二者的電氣規(guī)范不一致，不能直接進行通訊。為此，增設(shè)了串行收發(fā)器MAX202，由微處理器3的串行口TXD輸出端，通過收發(fā)器實現(xiàn)監(jiān)控器與計算機記錄系統(tǒng)的異步串行通訊，輸出制冷膨脹機第一/第二制冷級鉑熱電阻的阻值、對應(yīng)的溫度值以及格林尼治時間、日期或北京時間等GPS數(shù)據(jù)。
根據(jù)以上設(shè)計原理，本發(fā)明采用以下程序一.主程序主程序的功能是對各接口進行初始化設(shè)置微處理器3串行端口與字符顯示器10的工作方式、鍵盤中斷方式以及給堆棧、數(shù)據(jù)存貯單元和標志單元預(yù)置初值等。在完成監(jiān)控器的上電自檢后，讀取標志單元中的當(dāng)前頁號，裝入并顯示相應(yīng)的頁內(nèi)容。在獲得當(dāng)前制冷膨脹機各個制冷級輸出的模擬信號數(shù)據(jù)后，根據(jù)它們與鉑熱電阻、溫度的關(guān)系，由微處理器3進行相應(yīng)的計算處理，通過查表方式，將預(yù)置在數(shù)據(jù)存貯單元中制冷膨脹機各制冷級的結(jié)果數(shù)據(jù)提取出來，轉(zhuǎn)換為ASCII碼，在字符顯示器10上加以顯示并送存貯器4加以保存。
在判斷并接收到GPS信息數(shù)據(jù)后，微處理器將獲得的日期、時間及三維位置等信息提取出來，將協(xié)調(diào)世界時轉(zhuǎn)化為北京時，分別存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)單元；同時查詢本發(fā)明是否處于失鎖狀態(tài)，若失鎖，則使失鎖指示20閃爍，并由字符顯示器10上顯示提示信息；監(jiān)控器根據(jù)用戶在撥碼盤9上設(shè)置的時間間隔，定期通過RS-232通訊接口12集中輸出串行數(shù)據(jù)。
程序根據(jù)用戶通過設(shè)定鍵14所確定的報警閾值，與制冷膨脹機各個制冷級當(dāng)前溫度結(jié)果數(shù)據(jù)進行比較，查詢監(jiān)控器處于報警狀態(tài)與否，若處于報警狀態(tài)，則使報警指示16閃爍，蜂鳴器15間歇發(fā)聲；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(shè)備的目的；與此同時，字符顯示器10閃爍顯示“告警！第一(或第二)制冷級溫度超出設(shè)定值！”的提示信息。只有在當(dāng)前溫度的結(jié)果數(shù)據(jù)低于報警閾值后，微處理器3方才退出報警狀態(tài)。重又返回上述過程。
當(dāng)接收到選擇鍵13或設(shè)定鍵14發(fā)出中斷請求時，微處理器3將停止執(zhí)行主程序轉(zhuǎn)而去執(zhí)行中斷子程序。在子程序結(jié)束后，方又回到原來執(zhí)行的主程序繼續(xù)工作。主程序采用模塊結(jié)構(gòu)，各模塊之間互相獨立。
二.中斷服務(wù)程序1
選擇鍵13經(jīng)由防抖動電路輸出中斷請求信號，接入微處理器3的INT1腳，使選擇鍵13被按下時，觸發(fā)對應(yīng)的中斷，進入本中斷服務(wù)程序，在關(guān)中斷、保護現(xiàn)場后，根據(jù)選擇鍵13當(dāng)前所設(shè)定的狀態(tài)，替換掉原來的頁號，從數(shù)據(jù)存貯器中取出與新頁號相對應(yīng)的頁內(nèi)容，在字符顯示器10屏幕菜單的提示下，采用翻頁方式，依次實時顯示制冷膨脹機第一/第二制冷級的當(dāng)前鉑熱電阻值、對應(yīng)的溫度值以及格林尼治時間、日期或北京時間等GPS數(shù)據(jù)。
三.中斷服務(wù)程序2設(shè)定鍵14經(jīng)由防抖動電路輸出中斷請求信號，接入微處理器3的INT0腳，使設(shè)定鍵14被按下時，觸發(fā)對應(yīng)的中斷，進入本中斷服務(wù)程序，在關(guān)中斷、保護現(xiàn)場后，在字符顯示器10屏幕菜單的提示下，在原設(shè)定的第一/第二制冷級報警溫度閾值的基礎(chǔ)上，采用每按動設(shè)定鍵14一次增加1度；如果選擇鍵13同時按下，則每按動設(shè)定鍵14一次減少1度的方式，設(shè)置第一/第二制冷級報警溫度閾值。
在開中斷、恢復(fù)現(xiàn)場后，執(zhí)行RETI指令，中斷返回到主程序。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)重力儀雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，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(shù)轉(zhuǎn)換器(8)的信號輸入端相連；基準電壓源(5)的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)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(shè)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)的輸出端與制冷膨脹機電源(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(tǒng)(18)相連；GPS天線(1)與GPS-OEM板(2)的輸入端相連。
2.按權(quán)利要求1所述的雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，其特征在于GPS天線(1)和GPS-OEM板(2)選用GARMIN公司的GPS25型。
3.按權(quán)利要求1所述的雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，其特征在于微處理器(3)選用ATMEL公司的AT89C52及其配套電路。
4.按權(quán)利要求1所述的雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，其特征在于基準電壓源(5)選用AD公司的AD780。
5.按權(quán)利要求1所述的雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)選用AD公司的AD7730。
6.按權(quán)利要求1所述的雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，其特征在于存貯器(4)選用靜態(tài)RAM芯片6264。
7.按權(quán)利要求1所述的雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，其特征在于RS-232通訊接口(12)由串行收發(fā)器MAX202與插座J232組成。
8.按權(quán)利要求1所述的雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，其特征在于字符顯示器(10)選用精電公司的MDLS16268C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)重力儀雙溫制冷膨脹機智能監(jiān)控器，涉及一種溫度監(jiān)控記錄裝置。本發(fā)明主要包括第一、第二制冷級鉑熱電阻(6、7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)、微處理器(3)、存貯器(4)、字符顯示器(10)、繼電器(11)、RS－232接口(12)。本發(fā)明采用傳感器和微機技術(shù)，集監(jiān)測、控制于一體，實現(xiàn)對雙溫制冷膨脹機兩制冷級溫度的顯示、存貯和監(jiān)控；在兩制冷級的溫度超出設(shè)定范圍時，可在聲、光自動報警的同時，迅速切斷制冷膨脹機電源，達到保護雙溫制冷膨脹機及其超導(dǎo)重力儀本體的目的。本發(fā)明在大地測量、地球物理、地震觀測等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用和開發(fā)價值。
文檔編號G01K7/18GK101021726SQ200710051669
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者周百力 申請人:中國科學(xué)院測量與地球物理研究所