專利名稱：超導(dǎo)量子干涉儀自動控制接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測量控制裝置領(lǐng)域，尤其是超導(dǎo)量子干涉儀測量控制技術(shù)領(lǐng)域。
目前超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)是人類所知道的最靈敏的磁場檢測裝置，它在心磁圖測量、地磁圖測量、無損檢測和磁顯微鏡等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。目前超導(dǎo)量子干涉儀的測量控制裝置是由幾種電子學(xué)儀器和物理設(shè)備組成的測控系統(tǒng)。超導(dǎo)量子干涉儀器件放入杜瓦瓶中后與前置放大器相連接，信號發(fā)生器輸出標(biāo)準(zhǔn)三角波掃場電壓輸入前置放大器，穩(wěn)壓電源供電的手動調(diào)節(jié)器輸出三路直流電壓Vco、Att、Vdc到前置放大器，分別調(diào)整超導(dǎo)量子干涉儀的輸出頻率、衰減和直流電平，示波器顯示超導(dǎo)量子干涉儀輸出波形。其調(diào)整過程是手動交替調(diào)節(jié)三路直流電壓Vco、Att、Vdc的數(shù)值，同時用示波器觀察波形，使輸出波形達到最佳的信躁比。
以上已有的測控裝置可以完成超導(dǎo)量子干涉儀的調(diào)整過程，但卻有諸多的不便之處。比如(一)設(shè)備、儀器種類繁多，接線復(fù)雜，需要專業(yè)技術(shù)人員操作，非專業(yè)人員不易掌握；(二)用電位器調(diào)整直流電壓的輸出精度不夠高；(三)當(dāng)需要多臺SQUID設(shè)備同時工作時，將需要多套示波器和其他儀器。操作起來較為麻煩；(四)不方便進行野外作業(yè)。
本實用新型的目的是在超導(dǎo)量子干涉儀和計算機之間設(shè)計一種自動控制接口裝置，取代原有的示波器、信號發(fā)生器和手動調(diào)節(jié)器等部分。對超導(dǎo)量子干涉儀測量裝置的操作從手動改為由PC機作主控的自動方式完成，同時可以利用多機通訊原理，完成一臺計算機對兩臺以上超導(dǎo)量子干涉儀進行切換控制操作。
本實用新型的自動控制接口裝置采取以MCS51微處理器為核心的多功能電路；此多功能電路包含一個或者兩個以上(含兩個)完全相同的分電路，每個分電路的輸出端與一個9針插頭和一個Q9插頭相連接，9針插頭和Q9插頭再與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器上的9針插座和Q9插座相連；多功能電路的另一端與另一個9針插頭相連接，此插頭與計算機通訊口相連。
上述分電路由單片機與數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路、模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路和三角波發(fā)生器電路相連接組成；數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路包括放大電路、電平移動電路和數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換芯片，它輸出的三路直流電壓可調(diào)步長是1毫伏，穩(wěn)定度1毫伏，Vco、Att調(diào)節(jié)范圍是0到14伏，Vdc調(diào)節(jié)范圍是-3伏到+3伏，這三路輸出連接到與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的9針插頭上；模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路跟與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的9針插頭相連接，包括放大電路、電平移動電路和模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片，這塊電路代替了示波器的功能；三角波發(fā)生器輸出到與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的Q9插頭上，其產(chǎn)生的三角波電壓是超導(dǎo)量子干涉儀所需要的掃場電壓。
采用本實用新型上述技術(shù)方案后，單片機控制數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路(D/A電路)產(chǎn)生直流電壓Vco、Att、Vdc，這三路直流電壓分別調(diào)整超導(dǎo)量子干涉儀的輸出頻率、衰減和直流電平，從而改變超導(dǎo)量子干涉儀的工作狀態(tài)和輸出波形；用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(A/D電路)對超導(dǎo)量子干涉儀的輸出波形采樣、讀入單片機進行分析、再傳入計算機顯示；三角波發(fā)生器輸出到與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的Q9插頭上，其產(chǎn)生的三角波電壓是超導(dǎo)量子干涉儀所需要的掃場電壓。當(dāng)Vco、Att、Vdc取不同的數(shù)值時，超導(dǎo)量子干涉儀輸出波形是不同的，所以當(dāng)輸出波形沒有達到最佳信躁比時，通過單片機反復(fù)調(diào)節(jié)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路(D/A電路)輸出的三路直流電壓，使其輸出波形達到最大的信躁比。同時，本實用新型采取兩個以上(含兩個)分電路的結(jié)構(gòu)時，可以實現(xiàn)在兩臺以上(含兩個)超導(dǎo)量子干涉儀之間進行切換控制的目的。


圖1為本實用新型的包含兩個分電路的自動控制接口裝置電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖中，1——單片機一，11——單片機二，2——三角波發(fā)生器一，12——三角波發(fā)生器二，3-1、3-2、3-3——數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路一，13-1、13-2、13-3——數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路二，4——模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路一，14——模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路二，5——Q9插頭一，15——Q9插頭二，6——9針插頭一，16——9針插頭二，7——超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器一，17——超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器二，8——超導(dǎo)量子干涉儀一，18——超導(dǎo)量子干涉儀二，9——9針插頭三，10——IBM PC兼容機。
實施例如圖1所示，10為IBM PC兼容機，8和18為兩個超導(dǎo)量子干涉儀，與8和18相連接的是兩個前置放大器7和17。其中的兩個虛線框是完全相同的兩個分電路，分別控制前置放大器7和17。9是接口裝置與計算機之間通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?針插頭，計算機向接口裝置發(fā)出的命令和往返的數(shù)據(jù)就是通過此9針接插件傳送的。
兩個虛線框內(nèi)的分電路除了具有不同的地址外，在電路上是完全相同的。所以在此僅說明圖1中上部的虛線框部分。1是單片機。3-1、3-2、3-3是數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路，它包括放大電路、電平移動電路和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片。它輸出的三路直流電壓可調(diào)步長是1毫伏，穩(wěn)定度1毫伏。Vco、Att調(diào)節(jié)范圍是0到14伏，Vdc調(diào)節(jié)范圍是-3伏到+3伏。這三路輸出連接到9針插頭6上。4是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，它包括放大電路、電平移動電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片。這塊電路代替了示波器的功能。2是三角波發(fā)生器，它輸出到Q9插頭5上，其輸出的三角波電壓是超導(dǎo)量子干涉儀所需要的掃場電壓。
采用本自動控制接口裝置，實現(xiàn)了對超導(dǎo)量子干涉儀測量裝置的操作從手動改為由PC機作主控的自動方式完成，同時可以在兩臺以上(含兩個)超導(dǎo)量子干涉儀之間進行切換控制。
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)量子干涉儀自動控制接口裝置，其特征是采取以MCS51微處理器為核心的多功能電路；此多功能電路包含一個或者兩個以上(含兩個)完全相同的分電路，每個分電路的輸出端與一個9針插頭和一個Q9插頭相連接，9針插頭和Q9插頭再與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器上的9針插座和Q9插座相連；多功能電路的另一端與另一個9針插頭相連接，此插頭與計算機通訊口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉儀自動控制接口裝置，其特征是上述分電路由單片機與數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路、模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路和三角波發(fā)生器電路相連接組成；數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路包括放大電路、電平移動電路和數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換芯片，它輸出的三路直流電壓Vco、Att、Vdc，可調(diào)步長是1毫伏，穩(wěn)定度1毫伏，Vco、Att調(diào)節(jié)范圍是0到14伏，Vdc調(diào)節(jié)范圍是-3伏到+3伏，這三路輸出連接到與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的9針插頭上；模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路跟與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的9針插頭相連接，包括放大電路、電平移動電路和模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片；三角波發(fā)生器輸出到與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的Q9插頭上，其產(chǎn)生的三角波電壓是超導(dǎo)量子干涉儀所需要的掃場電壓。
專利摘要本實用新型涉及一種超導(dǎo)量子干涉儀自動控制接口裝置,其特征是采取以MCS51微處理器為核心的多功能電路,此多功能電路包含一個或者兩個以上(含兩個)完全相同的分電路,每個分電路由單片機與數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路、模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路和三角波發(fā)生器電路相連接組成。本實用新型使對超導(dǎo)量子干涉儀測量裝置的操作從手動改為由PC機作主控的自動方式完成,同時還可以通過一臺計算機對兩臺以上(含兩個)超導(dǎo)量子干涉儀進行切換控制操作。
文檔編號H01L39/22GK2473670SQ0120105
公開日2002年1月23日 申請日期2001年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者劉新元, 謝飛翔, 何東風(fēng), 馬平, 楊濤, 戴遠東, 王守證, 聶瑞娟, 劉樂園 申請人:北京大學(xué)