專利名稱：自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及高溫超導磁力儀測控裝置，尤其涉及一種帶有自動鎖定工作點功能的高溫超導磁力儀的測控裝置及自動鎖定工作點的方法。
背景技術：
超導量子干涉器(SQUID)是目前為止靈敏度最高的弱磁測量傳感器。利用工作于液氮環境的高溫SQUID制成的高溫超導磁力儀可用生物磁(如心磁、腦磁)測量、無損探傷、磁法勘探以及軍事探潛等領域。CN2473670Y公開了一種超導量子干涉儀自動控制接口裝置，采取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；多功能電路的另一個9針插頭相連接，此插頭與計算機通訊口相連。CN2739694Y公開了一種超導量子干涉儀計算機接口裝置，所述的自動測量裝置采用AVR單片機，該單片機與計算機之間采用USB接口連接，自動測量裝置與超導量子干涉儀連接處設置有15針插頭，該15針插頭與超導量子干涉儀上的15針插座相對應連接。以上發明都將超導量子干涉儀測控裝置的操作從手動改為PC機作主控的自動方式， 但都存在不足，如需要通過計算機觀測波形，調節磁力儀的最佳工作點；工作點調節時間過長，而計算機又有供電時間的限制，不適用于長時間野外作業。
發明內容
本發明的目的就是針對以上現有技術的不足，提供一種適合于長時間野外工作， 可自動鎖定最佳工作點的高溫超導磁力儀測控裝置及方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置，是由單片機1分別經多路DAC3和三角波信號發生器2與讀出電路4連接，讀出電路4經超導量子干涉儀5、多路ADC6與單片機 1連接構成。讀出電路4是由超導量子干涉儀5經定向耦合器7、高頻放大器8、混頻器9、低頻放大器12積分器13和反饋電路14反饋到定向耦合器7構成。高溫超導磁力儀測控裝置自動鎖定工作點的方法，包括以下順序和步驟a、單片機1控制信號發生器2產生標準三角波，并向讀出電路4發送三角波信號， 對超導量子干涉儀5進行調試，輸出標準三角波掃場電流模擬外磁場，單片機1控制多路 DAC3產生三路模擬電壓，分別為調諧電壓、高頻電平電壓以及直流補償電壓，用來控制讀出電路4中高頻振蕩器10的頻率、衰減器11的衰減系數以及低頻放大器12的直流補償；b、通道一自動調節單片機1自動控制和調節讀出電路4里的高頻振蕩器10的頻率，將高頻振蕩器10產生的信號送入超導量子干涉儀5，多路ADC6采集超導量子干涉儀5 的輸出波形，根據輸出波形的頻率自動調整高頻振蕩器10的頻率，直至產生外磁通調制曲線既三角波，此時超導量子干涉儀5處于諧振狀態；C、通道二自動調節單片機1自動控制和調節讀出電路4里的衰減器11的衰減系數，多路ADC6采集超導量子干涉儀5輸出波形，根據輸出波形的幅值自動調整衰減器11的衰減系數，當外磁通調制曲線的幅值最大時，輸出波形達到最大信噪比，結束衰減器11衰減系數調節；d、通道三自動調節單片機自動控制和調節讀出電路4里的低頻放大器12的直流補償，多路ADC6采集超導量子干涉儀5的輸出波形，根據輸出波形自動調整放大器的直流補償，當直流電平為零時，結束低頻放大器12的直流補償調節；e、多路DAC3調節完成后，超導量子干涉儀5達到最佳工作點，多路ADC6采集超導量子干涉儀5的輸出波形，送回單片機1，單片機1鎖定該工作點，完成超導量子干涉儀5的
調試οf、單片機1測量磁場，多路DAC6采集測量數據，單片機1存儲數據并顯示測量磁場值。有益效果本發明不僅實現了高溫超導磁力儀工作點的自動鎖定，而且解決了現有高溫超導磁力儀測控裝置需要通過計算機觀測波形，調節磁力儀的最佳工作點，工作點調節時間過長，不適用于長時間野外作業等問題。提高了工作效率，降低了野外工作成本， 使高溫超導磁力儀更適于野外。
附圖1自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置結構框圖附圖2附圖1中讀出電路4結構框圖附圖3自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置工作流程圖附圖4自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置自動鎖定工作點軟件流程圖1 單片機，2三角波信號發生器，3多路DAC，4讀出電路，5超導量子干涉器，6多路ADC，7定向耦合器，8高頻放大器，9混頻器，10高頻振蕩器，11衰減器，12低頻放大器，13積分器，14反饋電路。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例作進一步的詳細說明自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置，是由單片機1分別經多路DAC3和三角波信號發生器2與讀出電路4連接，讀出電路4經超導量子干涉儀5、多路ADC6與單片機 1連接構成。讀出電路4是由超導量子干涉儀5經定向耦合器7、高頻放大器8、混頻器9、低頻放大器12積分器13和反饋電路14反饋到定向耦合器7構成。自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置操作控制是由單片機1負責，單片機 1是測控裝置的核心，控制和協調各部分工作。通過單片機1控制三角波信號發生器產生標準三角波，用于高溫超導磁力儀調試時，輸出標準三角波掃場電流模擬外磁場。單片機1控制DAC3產生三路模擬電壓，分別為調諧電壓、高頻電平電壓以及直流補償電壓，主要用來控制讀出電路4中低頻放大器12的直流補償、高頻振蕩器10的頻率以及衰減器11的衰減系數。調諧電壓用來調節讀出電路4中高頻振蕩器10的頻率，將高頻振蕩器10產生的頻率送入超導量子干涉儀5，采集超導量子干涉儀5的輸出波形，根據輸出波形的頻率自動調節高頻振蕩器10的頻率，當兩者頻率相等時，產生外磁通調制曲線(三角波)，此時超導量子干涉儀5處于諧振狀態。高頻電平電壓用來調節讀出電路4中衰減器的衰減系數，采集超導量子干涉儀5的輸出波形，根據輸出波形的幅值自動調節調節衰減器11的衰減系數，當外磁通調制曲線(三角波)的幅值最大時，輸出波形達到最大信噪比。 直流補償用來調節低頻放大器12的直流補償，采集超導量子干涉儀5的輸出波形，根據輸出波形自動調節低頻放大器12的直流補償，使外磁通調制曲線(三角波)關于X軸對稱。當完成3路DAC3自動調節之后，超導量子干涉儀5達到最佳工作點，多路ADC6采集超導量子干涉儀5輸出波形，送回到單片機1，單片機1鎖定該工作點，最后單片機測量磁場及顯示磁場值。高溫超導磁力儀測控裝置自動鎖定工作點的方法，包括以下順序和步驟a、單片機1控制信號發生器2產生標準三角波，并向讀出電路4發送三角波信號， 對超導量子干涉儀5進行調試，輸出標準三角波掃場電流模擬外磁場，單片機1控制多路 DAC3產生三路模擬電壓，分別為調諧電壓、高頻電平電壓以及直流補償電壓，用來控制讀出電路4中高頻振蕩器10的頻率、衰減器11的衰減系數以及低頻放大器12的直流補償；b、通道一自動調節單片機1自動控制和調節讀出電路4里的高頻振蕩器10頻率，將高頻振蕩器產生的信號送入超導量子干涉儀5，多路ADC6采集超導量子干涉儀5的輸出波形，根據輸出波形的頻率自動調整高頻振蕩器10的頻率，直至產生外磁通調制曲線既三角波，此時超導量子干涉儀5處于諧振狀態；C、通道二自動調節單片機1自動控制和調節讀出電路4里的衰減器11的衰減系數，多路ADC6采集超導量子干涉儀5輸出波形，根據輸出波形的幅值自動調整衰減器11的衰減系數，當外磁通調制曲線的幅值最大時，輸出波形達到最大信噪比，結束衰減器11衰減系數調節；d、通道三自動調節單片機自動控制和調節讀出電路4里的低頻放大器12的直流補償，多路ADC6采集超導量子干涉儀5的輸出波形，根據輸出波形自動調整低頻放大器12 的直流補償，當直流電平為零時，結束低頻放大器12的直流補償調節；e、多路DAC3調節完成后，超導量子干涉儀5達到最佳工作點，多路ADC6采集超導量子干涉儀5的輸出波形，送回單片機1，單片機1鎖定該工作點，完成超導量子干涉儀5的調試οf、單片機1測量磁場，多路DAC6采集測量數據，單片機1存儲數據并顯示測量磁場值。自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置具體工作方法步驟1 首先通過單片機1控制三角波信號發生器2產生標準三角波，用于進行高溫超導磁力儀調試時，輸出標準三角波掃場電流模擬外磁場。步驟2 單片機控制多路DAC3產生三路模擬電壓，分別為調諧電壓、高頻電平電壓以及直流補償電壓，用來控制讀出電路4中高頻振蕩器10的頻率、衰減器11的衰減系數以及低頻放大器12的直流補償。步驟3 單片機1自動控制和調節讀出電路里4的高頻振蕩器10的頻率，將高頻振蕩器10產生的信號送入超導量子干涉儀5，多路ADC6采集超導量子干涉儀5的輸出波形，根據輸出波形的頻率自動調整高頻振蕩器10的頻率，直至產生外磁通調制曲線(三角波)，此時超導量子干涉儀5處于諧振狀態。步驟4 單片機自動控制和調節讀出電路4里的衰減器11的衰減系數，多路ADC6 采集超導量子干涉儀5輸出波形，根據輸出波形的幅值自動調整衰減器11的衰減系數，當外磁通調制曲線(三角波)的幅值最大時，輸出波形達到最大信噪比，結束衰減器11衰減系數調節。步驟5 單片機自動控制和調節讀出電路4里的低頻放大器12的直流補償，多路 ADC6采集超導量子干涉儀5的輸出波形，根據輸出波形自動調整放大器的直流補償，當直流電平為零時，結束低頻放大器12的直流補償調節。步驟6 三路DAC調節完成后，超導量子干涉儀5達到最佳工作點，多路ADC6采集超導量子干涉儀5的輸出波形，送回單片機1，單片機1鎖定該工作點，完成超導量子干涉儀 5的調試。
權利要求
1.一種自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置，其特征在于，是由單片機(1)分別經多路DAC (3)和三角波信號發生器(2)與讀出電路⑷連接，讀出電路⑷經超導量子干涉儀(5)、多路ADC(6)與單片機(1)連接構成。
2.按照權利要求1所述的自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置，其特征在于， 讀出電路⑷是由超導量子干涉儀(5)經定向耦合器(7)、高頻放大器(8)、混頻器(9)、低頻放大器(12)積分器(13)和反饋電路(14)反饋到定向耦合器(7)構成。
3.按照權利要求1所述的自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置自動鎖定工作點的方法，其特征在于，包括以下順序和步驟a、單片機(1)控制信號發生器( 產生標準三角波，并向讀出電路(4)發送三角波信號，對超導量子干涉儀( 進行調試，輸出標準三角波掃場電流模擬外磁場，單片機(1)控制多路DACC3)產生三路模擬電壓，分別為調諧電壓、高頻電平電壓以及直流補償電壓，用來控制讀出電路中高頻振蕩器(10)的頻率、衰減器(11)的衰減系數以及低頻放大器 (12)的直流補償；b、通道一自動調節單片機(1)自動控制和調節讀出電路(4)里的高頻振蕩器(10)的頻率，將高頻振蕩器(10)產生的信號送入超導量子干涉儀(5)，多路ADC (6)采集超導量子干涉儀(5)的輸出波形，根據輸出波形的頻率自動調整高頻振蕩器(10)的頻率，直至產生外磁通調制曲線，此時超導量子干涉儀( 處于諧振狀態；C、通道二自動調節單片機(1)自動控制和調節讀出電路(4)里的衰減器(11)的衰減系數，多路ADC(6)采集超導量子干涉儀( 輸出波形，根據輸出波形的幅值自動調整衰減器(11)的衰減系數，當外磁通調制曲線的幅值最大時，輸出波形達到最大信噪比，結束衰減器(11)衰減系數調節；d、通道三自動調節單片機自動控制和調節讀出電路(4)里的低頻放大器(1 的直流補償，多路ADC(6)采集超導量子干涉儀(5)的輸出波形，根據輸出波形自動調整放大器的直流補償，當直流電平為零時，結束低頻放大器(1 的直流補償調節；e、多路DAC(3)調節完成后，超導量子干涉儀(5)達到最佳工作點，多路ADC(6)采集超導量子干涉儀( 的輸出波形，送回單片機(1)，單片機(1)鎖定該工作點，完成超導量子干涉儀(5)調試。f、單片機⑴測量磁場，多路DAC(6)采集測量數據，單片機⑴存儲數據并顯示測量磁場值。
全文摘要
本發明涉及一種自動鎖定工作點的高溫超導磁力儀測控裝置。是由單片機控制三角波信號發生器輸出標準三角波掃場電流模擬外磁場，多路DAC產生三路模擬電壓，既調諧電壓、射頻電平電壓和直流補償電壓，用來控制讀出電路中射頻振蕩器的頻率補償、衰減器的衰減系數以及放大器的直流補償。三路DAC和ADC自動調節完成后，超導量子干涉儀達到最佳工作點，鎖定該工作點，完成高溫超導磁力儀調試。本發明不僅實現了高溫超導磁力儀工作點的自動鎖定，而且解決了現有高溫超導磁力儀測控裝置需要通過計算機觀測波形，調節磁力儀的最佳工作點，工作點調節時間過長，不適用于長時間野外作業等問題。提高了工作效率，降低了野外工作成本，使高溫超導磁力儀更適于野外。
文檔編號G01R33/035GK102175980SQ20111004165
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月21日 優先權日2011年2月21日
發明者任勝男, 安戰鋒, 王君, 程德福, 趙靜 申請人:吉林大學