專利名稱：超導(dǎo)量子干涉儀自動(dòng)控制接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)量控制裝置領(lǐng)域，尤其是超導(dǎo)量子干涉儀測(cè)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(chǎng)檢測(cè)裝置，它在心磁圖測(cè)量、地磁圖測(cè)量、無(wú)損檢測(cè)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(cè)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(cè)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(hào)發(fā)生器輸出標(biāo)準(zhǔn)三角波掃場(chǎng)電壓輸入前置放大器，穩(wěn)壓電源供電的手動(dòng)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(guò)程是手動(dòng)交替調(diào)節(jié)三路直流電壓Vco、Att、Vdc的數(shù)值，同時(shí)用示波器觀察波形，使輸出波形達(dá)到最佳的信躁比。
以上已有的測(cè)控裝置可以完成超導(dǎo)量子干涉儀的調(diào)整過(guò)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(tái)SQUID設(shè)備同時(shí)工作時(shí)，將需要多套示波器和其他儀器。操作起來(lái)較為麻煩；(四)不方便進(jìn)行野外作業(yè)。
本實(shí)用新型的目的是在超導(dǎo)量子干涉儀和計(jì)算機(jī)之間設(shè)計(jì)一種自動(dòng)控制接口裝置，取代原有的示波器、信號(hào)發(fā)生器和手動(dòng)調(diào)節(jié)器等部分。對(duì)超導(dǎo)量子干涉儀測(cè)量裝置的操作從手動(dòng)改為由PC機(jī)作主控的自動(dòng)方式完成，同時(shí)可以利用多機(jī)通訊原理，完成一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)兩臺(tái)以上超導(dǎo)量子干涉儀進(jìn)行切換控制操作。
本實(shí)用新型的自動(dòng)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(gè)或者兩個(gè)以上(含兩個(gè))完全相同的分電路，每個(gè)分電路的輸出端與一個(gè)9針插頭和一個(gè)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(gè)9針插頭相連接，此插頭與計(jì)算機(jī)通訊口相連。
上述分電路由單片機(jī)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(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(chǎng)電壓。
采用本實(shí)用新型上述技術(shù)方案后，單片機(jī)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(duì)超導(dǎo)量子干涉儀的輸出波形采樣、讀入單片機(jī)進(jìn)行分析、再傳入計(jì)算機(jī)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(chǎng)電壓。當(dāng)Vco、Att、Vdc取不同的數(shù)值時(shí)，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(méi)有達(dá)到最佳信躁比時(shí)，通過(guò)單片機(jī)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(dá)到最大的信躁比。同時(shí)，本實(shí)用新型采取兩個(gè)以上(含兩個(gè))分電路的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)在兩臺(tái)以上(含兩個(gè))超導(dǎo)量子干涉儀之間進(jìn)行切換控制的目的。


圖1為本實(shí)用新型的包含兩個(gè)分電路的自動(dòng)控制接口裝置電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖中，1——單片機(jī)一，11——單片機(jī)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(jī)。
實(shí)施例如圖1所示，10為IBM PC兼容機(jī)，8和18為兩個(gè)超導(dǎo)量子干涉儀，與8和18相連接的是兩個(gè)前置放大器7和17。其中的兩個(gè)虛線框是完全相同的兩個(gè)分電路，分別控制前置放大器7和17。9是接口裝置與計(jì)算機(jī)之間通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?針插頭，計(jì)算機(jī)向接口裝置發(fā)出的命令和往返的數(shù)據(jù)就是通過(guò)此9針接插件傳送的。
兩個(gè)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(shuō)明圖1中上部的虛線框部分。1是單片機(jī)。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(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(chǎng)電壓。
采用本自動(dòng)控制接口裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超導(dǎo)量子干涉儀測(cè)量裝置的操作從手動(dòng)改為由PC機(jī)作主控的自動(dòng)方式完成，同時(shí)可以在兩臺(tái)以上(含兩個(gè))超導(dǎo)量子干涉儀之間進(jìn)行切換控制。
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)量子干涉儀自動(dòng)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(gè)或者兩個(gè)以上(含兩個(gè))完全相同的分電路，每個(gè)分電路的輸出端與一個(gè)9針插頭和一個(gè)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(gè)9針插頭相連接，此插頭與計(jì)算機(jī)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(dòng)控制接口裝置，其特征是上述分電路由單片機(jī)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(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(chǎng)電壓。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超導(dǎo)量子干涉儀自動(dòng)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(gè)或者兩個(gè)以上(含兩個(gè))完全相同的分電路,每個(gè)分電路由單片機(jī)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(shí)用新型使對(duì)超導(dǎo)量子干涉儀測(cè)量裝置的操作從手動(dòng)改為由PC機(jī)作主控的自動(dòng)方式完成,同時(shí)還可以通過(guò)一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)兩臺(tái)以上(含兩個(gè))超導(dǎo)量子干涉儀進(jìn)行切換控制操作。
文檔編號(hào)H01L39/22GK2473670SQ0120105
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)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(yuǎn)東, 王守證, 聶瑞娟, 劉樂(lè)園 申請(qǐng)人:北京大學(xué)