專利名稱:單板機(jī)穆斯堡爾譜儀的制作方法
本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)核物理及核技術(shù)應(yīng)用范圍，提供了一種測(cè)量穆斯堡爾譜的儀器。
穆斯堡爾譜儀有代表性的是Elcint公司生產(chǎn)的，它的數(shù)據(jù)獲取和處理部分叫PROMEDA，它是雙總線結(jié)構(gòu)，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴，僅PROMEDA需數(shù)萬(wàn)美元。
在國(guó)內(nèi)采用進(jìn)口的多道分析器或國(guó)產(chǎn)的多道分析器，配上函數(shù)發(fā)生器，時(shí)鐘等電路進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和處理，其譜儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，不易維護(hù)。在國(guó)內(nèi)也有人用微處理機(jī)(中控或單板機(jī))產(chǎn)生函數(shù)，代替函數(shù)發(fā)生器，但計(jì)數(shù)電路和單板機(jī)之間的配合電路也較為復(fù)雜。參見，金朝鼎(中國(guó)科學(xué)院物理所)微處理機(jī)控制的穆斯堡爾譜儀。另外還有一種相反的情況，用中央控制裝置(單板機(jī)，簡(jiǎn)稱中控)來(lái)獲取數(shù)據(jù)，僅作計(jì)數(shù)電路，再配上現(xiàn)有的函數(shù)發(fā)生器。如需激光測(cè)速時(shí)，還必須用上時(shí)鐘發(fā)生器。
為了使一個(gè)中控控制及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制及采集同步;為了讓穆斯堡爾譜儀省去函數(shù)發(fā)生器，時(shí)鐘發(fā)生器，自動(dòng)定標(biāo)器，特別是為了使函數(shù)更理想(如提高三角波線性)，并且使控制函數(shù)和數(shù)據(jù)采集更加同步，我們采用了一臺(tái)中控(包括CPU、ROM、RAM、CTC等接口電路組成)再加一塊單插寬的NIM插件構(gòu)成的接口電路組成了穆斯堡爾譜儀的控制及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。大大提高儀器的可靠性，降低了成本，為穆斯堡爾測(cè)量方法的推廣、應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
本發(fā)明還有一個(gè)目的，要先產(chǎn)生三角波，等振子調(diào)穩(wěn)后，再開始記錄數(shù)據(jù)和激光測(cè)速掃描次數(shù)。這樣可以排除了因振子未穩(wěn)而使測(cè)量數(shù)據(jù)造成的誤差(與PROMEDA相比)。
圖1是D/A變換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖2是完整的穆斯堡爾譜儀的框圖。
圖3是穆斯堡爾譜儀具體線路連接圖。
本發(fā)明提供了一種由中控控制的數(shù)據(jù)采集與處理的方法，其特征在于采取了一步寫操作和一步讀操作的雙緩沖工作方式的D/A轉(zhuǎn)換電路來(lái)構(gòu)成。本發(fā)明的穆斯堡爾譜儀的控制數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)由上述工作方式的D/A轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、信號(hào)輸入電路等組成的接口電路和中央控制裝置來(lái)構(gòu)成。圖1的高速D/A變換器的由輸入寄存器(INREG)，D/A寄存器(DAC/REG)，D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)以及與非門等組成。采用雙緩沖工作方式。通常雙緩沖工作方式采用兩步寫操作。本發(fā)明采用一步寫操作和一步讀操作來(lái)完成，具體構(gòu)成見圖1。
LE1由片選信號(hào)
CS1與寫信號(hào)
I／OW來(lái)產(chǎn)生。
LE2由片選信號(hào)
CS2與讀信號(hào)
I／OR來(lái)產(chǎn)生。
圖2中的〔101〕為激光測(cè)速裝置，〔102〕為振動(dòng)子，〔103〕為探頭，〔104〕為放大電路，〔105〕單道，〔106〕跟蹤器，〔107〕成形電路，〔108〕中央控制裝置。〔109〕、〔110〕、〔111〕為數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)芯片，〔112〕、〔113〕、〔114〕、〔115〕、〔116〕為運(yùn)算放大器，(簡(jiǎn)稱運(yùn)放)〔117〕為驅(qū)動(dòng)電路。
本發(fā)明的特點(diǎn)是將〔107〕、〔109〕、〔110〕、〔111〕、〔112〕、〔113〕、〔114〕、〔115〕、〔116〕裝入一接口電路中，此接口電路可裝在一單插寬的NIM中，它和中控〔108〕構(gòu)成了穆斯堡爾譜儀的控制及數(shù)據(jù)采集和處理裝置。在接口電路中〔109〕與〔112〕構(gòu)成數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，而〔115〕和電阻R1、R2、R3、R4構(gòu)成電平移動(dòng)電路?！?16〕為緩沖電路?！?10〕和〔113〕、〔111〕和〔114〕構(gòu)成二個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路供顯示用。當(dāng)開關(guān)K打向A時(shí)核通道來(lái)的脈沖信號(hào)通過(guò)開關(guān)K進(jìn)入跟蹤器〔106〕，再進(jìn)入成形電路〔107〕，形成一定寬度的符合TTL電平的脈沖進(jìn)入中央控制裝置的CTC某1通道。該通道和另1通道串聯(lián)，用以擴(kuò)大計(jì)數(shù)量程構(gòu)成計(jì)數(shù)器。而〔CTC〕的第3通道用著定時(shí)電路，根據(jù)振子要求，通過(guò)軟件改動(dòng)定時(shí)時(shí)間，當(dāng)時(shí)間到時(shí)發(fā)出中斷，CPU響應(yīng)中斷后，將計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù)讀入累加器內(nèi)，在發(fā)讀命令的時(shí)候，使
LE2有效，打開了DAC寄存器(DAC REG)(參見圖1)而輸入寄存器，在讀命令之前已存放好下一個(gè)臺(tái)階的數(shù)據(jù)，因而在CPU讀取計(jì)數(shù)器的同時(shí)，發(fā)出下一個(gè)臺(tái)階的高度，計(jì)數(shù)器接著開始計(jì)數(shù)。
由于圖1和2線路的連接，在中控讀取CTC中記數(shù)的同時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換電路〔109〕和〔112〕構(gòu)成發(fā)出下一個(gè)臺(tái)階的高度。運(yùn)放〔115〕是起電平移動(dòng)的作用。運(yùn)放〔116〕是起跟蹤器的作用，放大電流供驅(qū)動(dòng)電路后加到振子上即輸出端〔Z〕。中控在處理完上述數(shù)據(jù)后就逐道把存貯器中的數(shù)送給〔110〕轉(zhuǎn)換，經(jīng)運(yùn)放〔113〕將轉(zhuǎn)換的電流變換成電壓輸出即輸出端〔Y〕，并同時(shí)給另一個(gè)D/A〔111〕發(fā)送掃描用的鋸齒波所需的數(shù)值即輸出端(X)。這二路D/A產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)放大后加到示波器上，即可用外同步方式觀察到穆斯堡爾譜形。設(shè)置開關(guān)〔K〕在單道與跟蹤器〔106〕之間，開關(guān)〔K〕一端接跟蹤器〔106〕，另一端有三個(gè)觸點(diǎn)，接地、連接激光測(cè)速裝置的觸點(diǎn)〔B〕、和單道〔105〕的觸點(diǎn)〔A〕。本裝置等振子振動(dòng)穩(wěn)定后，才接通信號(hào)線，即將開關(guān)〔K〕由〔C〕點(diǎn)打向〔A〕點(diǎn)，允許信號(hào)輸入到CTC口。CTC口開始計(jì)數(shù)后，每發(fā)出一個(gè)完整的三角波形就記下一次掃描次數(shù)，當(dāng)開關(guān)〔K〕接通〔B〕點(diǎn)時(shí)，與激光測(cè)速裝置相連，則從光電管來(lái)的脈沖數(shù)進(jìn)入跟蹤器，這樣根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)和掃描次數(shù)得到振子振動(dòng)的速度。
因本發(fā)明具有計(jì)數(shù)率計(jì)功能，因而在卡能窗時(shí)，不必再去添購(gòu)定標(biāo)器，只要改換個(gè)功能鍵，即可很順利的調(diào)好單道的甄別閾和道寬。這樣做還有一個(gè)好處，即在卡能窗和測(cè)譜都是同一個(gè)數(shù)據(jù)通道，這樣不會(huì)因單道負(fù)載的不同而移動(dòng)能窗。
本發(fā)明由于采用了單板機(jī)的CTC做為計(jì)數(shù)器，因單板機(jī)的主頻為2MHZ故CTC最大計(jì)數(shù)率可達(dá)1MHZ，因而與現(xiàn)有的多道分析器相比，具有死時(shí)間短，計(jì)數(shù)率高的優(yōu)點(diǎn)。
采用本方法做成的單板機(jī)穆斯堡爾譜儀，不僅省去了常規(guī)的譜儀所需要的函數(shù)發(fā)生器，時(shí)鐘發(fā)生器，及自動(dòng)定標(biāo)器，在主要的技術(shù)指標(biāo)上保持和超過(guò)了現(xiàn)有儀器的指標(biāo)水平。增加了人機(jī)對(duì)話的手段，數(shù)據(jù)采集和處理方面功能得到加強(qiáng)，并提高了儀器的可靠性和可維護(hù)性。
采用了本發(fā)明的方法，若用二次緩沖方法的D/A轉(zhuǎn)換芯片為8位的話，很方便的得到256道的穆斯堡爾譜，若D/A轉(zhuǎn)換芯片換成10位的話，也很容易得到1024道的穆斯堡爾譜，至于函數(shù)形式和振子振動(dòng)頻率就更加容易變換了。
實(shí)施例中控為TP-801單板機(jī)〔108〕。D/A〔109〕、〔110〕〔111〕用DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，運(yùn)放〔112〕、〔113〕、〔114〕〔115〕、〔116〕采用F007，裝在單插寬的NIM中，構(gòu)成了穆斯堡爾譜儀的控制及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。系統(tǒng)的構(gòu)成和連線全在圖3中標(biāo)出。其片選信號(hào)
CS1和
CS2的構(gòu)成如下
跟蹤器〔106〕由場(chǎng)效應(yīng)管3DJ6F〔B1〕和三極管3CG1F〔B2〕及電阻構(gòu)成，〔B1〕柵極電阻〔R1〕取2M。由于采用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管再加100%的負(fù)反饋，使得輸入阻抗1M以上，跟蹤器的輸出端接成形電路的輸入端，成形電路〔107〕由SD74122構(gòu)成，調(diào)節(jié)電阻〔R2〕和電容〔C〕使其成形為300ns寬度的脈沖，輸入到TP-801〔108〕的〔CTC〕接口片的1＃通道輸入端〔22〕。而〔CTC〕的1＃通道和3＃通道串聯(lián)以擴(kuò)大計(jì)數(shù)器量程。取〔CTC〕的0＃通道作為定時(shí)器，當(dāng)時(shí)間到時(shí)，發(fā)出中斷，CPU讀取計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)和加以處理。在CPU讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)，DAC0832〔109〕的A/D寄存器〔DAC REG〕的門被打開。D/A轉(zhuǎn)換電路〔109〕和〔112〕構(gòu)成輸出下一個(gè)臺(tái)階電平，再通過(guò)由運(yùn)放F007〔115〕和電阻〔R3〕〔R4〕〔R5〕〔R6〕構(gòu)成的電平移動(dòng)電路使直流電平滿足后續(xù)驅(qū)動(dòng)電路的要求。然后再由運(yùn)放F007〔116〕構(gòu)成的跟蹤器電流放大后供驅(qū)動(dòng)電路〔117〕驅(qū)動(dòng)振子。單插寬的接口電路內(nèi)由DAC0832〔110〕和〔111〕及運(yùn)放F007〔113〕和〔114〕構(gòu)成顯示電路，供通用示波器觀察波形。
中央控制裝置中有以下功能鍵Ⅰ數(shù)據(jù)區(qū)清零。
Ⅱ獲取數(shù)據(jù)并顯示左半邊256道的低字節(jié)。
Ⅲ獲取數(shù)據(jù)并顯示左半邊256道的高字節(jié)。
Ⅳ獲取數(shù)據(jù)并顯示右半邊256道的低字節(jié)。
Ⅴ獲取數(shù)據(jù)并顯示右半邊256道的高字節(jié)。
Ⅵ顯示掃描次數(shù)。
Ⅶ打印左半邊256道的總計(jì)數(shù)(已轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù))。
Ⅷ打印右半邊256道的總計(jì)數(shù)(已轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù))。
Ⅸ打印左半邊256道和右邊256道鏡象和(已轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制)。
Ⅹ256+256的總數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)(共512道)Ⅺ總數(shù)據(jù)加載。
Ⅻ計(jì)數(shù)率計(jì)，并將數(shù)據(jù)示出在數(shù)碼管上。
ⅩⅢRESET鍵。
(一)當(dāng)開關(guān)K打向〔A〕時(shí)，核通道來(lái)的數(shù)進(jìn)入跟蹤器，壓功能鍵Ⅻ，測(cè)計(jì)數(shù)率，在道寬定下來(lái)后，改變甄別閾，可測(cè)得計(jì)數(shù)率，甄別閾變，計(jì)數(shù)率變，很快找到感興趣的能量，定下單道的道寬和甄別閾。壓RESET鍵出提示符。
(二)開關(guān)打向〔C〕壓功能鍵Ⅰ，清數(shù)據(jù)區(qū)。壓RESET鍵出提示符。
(三)開關(guān)K打向〔A〕，①壓功能鍵Ⅱ或Ⅲ或Ⅳ或Ⅴ根據(jù)顯示需要選擇高字節(jié)，低字節(jié)，或是左邊256道或是右邊256道，獲取數(shù)據(jù)開始。
②當(dāng)數(shù)據(jù)獲取結(jié)束后，切斷開關(guān)〔K〕，壓RESET鍵，出提示符。
③然后分別利用功能鍵Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ將數(shù)據(jù)打印出來(lái)。
④若將數(shù)據(jù)灌入磁帶，利用功能鍵Ⅹ。
(四)將開關(guān)打向〔B〕，可將測(cè)速裝置中光電管來(lái)的信號(hào)引入跟蹤器。
①壓功能鍵Ⅱ或Ⅲ或Ⅳ或Ⅴ，觀察到激光測(cè)速裝置的倒三角波形(可以是高字節(jié)，低字節(jié)，右邊256道或左邊256道個(gè)數(shù)據(jù))。
②數(shù)據(jù)獲取滿意了，切斷開關(guān)〔K〕，RESET鍵，出提示符。
③壓功能鍵Ⅶ可得到激光測(cè)速時(shí)的掃描次數(shù)即可計(jì)算出振子的振動(dòng)速度。
儀器的性能指標(biāo)(測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)α-Fe)(1)線寬好于0.24mm/Sec(2)線性用激光測(cè)速法測(cè)得線性好于±0.1%(在＜±100mm/Sec條件下)±0.4%(在＜270mm/Sec條件下)(3)計(jì)數(shù)率可達(dá)1M/Sec(4)道數(shù)256+256(5)每道容量達(dá)17M(6)穩(wěn)定性好于±1道(7)鏡象對(duì)稱性好于1道。
權(quán)利要求
1.一種控制數(shù)據(jù)采集與處理的系統(tǒng)的設(shè)置方法，系統(tǒng)由中央控制裝置和D/A轉(zhuǎn)換電路組成，其特征是中央控制裝置控制D/A轉(zhuǎn)換電路的工作方式采用一步寫一步讀的雙緩沖工作方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法其特征在于發(fā)出采集信號(hào)與發(fā)出控制信號(hào)的控制方法由D/A轉(zhuǎn)換電路的連接方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即控制端〔LE1〕由片選信號(hào)〔CS1〕和寫信號(hào)〔I/OW〕來(lái)產(chǎn)生，控制端〔LE2〕由片選信號(hào)〔CS2〕與讀信號(hào)〔I/OR〕來(lái)產(chǎn)生。
3.一種穆斯堡爾譜儀，由驅(qū)動(dòng)電路〔117〕和振子〔112〕、探頭〔113〕、信號(hào)輸入電路(包括放大電路〔104〕、單道〔105〕、跟蹤器〔106〕、成形電路〔107〕)中央控制裝置〔108〕、D/A轉(zhuǎn)換電路〔109〕和顯示電路組成，本發(fā)明的特征在于由D/A轉(zhuǎn)換電路〔109〕經(jīng)放大后連接驅(qū)動(dòng)電路〔117〕、D/A轉(zhuǎn)換電路與中央控制裝置的聯(lián)接方法采取權(quán)利要求
2的聯(lián)接方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的儀器，其特征是中央控制裝置的〔CTC〕的兩個(gè)通道串聯(lián)作計(jì)數(shù)器，取另一個(gè)通道作定時(shí)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3或4的儀器，其特征是D/A轉(zhuǎn)換電路〔109〕和放大電路(〔112〕、〔115〕、〔116〕)，顯示電路(D/A轉(zhuǎn)換電路〔110〕、〔111〕和放大器〔113〕、〔114〕)，裝在單插寬的NIM中。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3或4的儀器，其特征是可安裝激光測(cè)速裝置〔101〕，在單道〔105〕與跟蹤器〔106〕之間裝有開關(guān)〔K〕，開關(guān)〔K〕一端按跟蹤〔106〕，另一端有三個(gè)觸點(diǎn)，接地、連接激光測(cè)速裝置和單道〔105〕。
專利摘要
本發(fā)明提出的穆斯堡爾譜儀，屬于實(shí)驗(yàn)核物理技術(shù)領(lǐng)域：
。為了得到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、攜帶方便、容易維修、價(jià)格優(yōu)廉的儀器，本發(fā)明提出了一種控制數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)得到譜的方法，即D/A轉(zhuǎn)換電路的工作方式采用一步寫與一步讀的雙緩沖工作方式，使采集信號(hào)與驅(qū)動(dòng)振子的控制信號(hào)同步，并且其顯示方式通過(guò)兩個(gè)D/A轉(zhuǎn)換電路由示波器即時(shí)顯示譜波形，還可以用激光測(cè)速裝置測(cè)振子速度。省卻了函數(shù)發(fā)生器、時(shí)鐘發(fā)生器、自動(dòng)定標(biāo)器等裝置。
文檔編號(hào)G21K1/12GK85102591SQ85102591
公開日1987年2月18日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者孫繼英, 華建偉, 劉其盛, 戴國(guó)歡 申請(qǐng)人:南京大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan