專利名稱：智能化多道礦物熱電儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種采用單片微機控制技術，測定半導體礦物熱電性能的儀器，屬于礦物熱電性能測試技術領域。
半導體礦物(如黃鐵礦等)的熱電性質可以作為礦物的標型特征應用于地質找礦與研究。國內遼寧省地質實驗中心(沈陽)于1986年研制出了“礦物熱電圖譜儀”。中國地質大學(北京)于1989年研制出了應用于野外地質現(xiàn)場，供專業(yè)人員使用的“攜帶式熱電測量儀”。二者均屬模擬型儀表，不具有微電腦控制技術的優(yōu)點，且僅為單道測定，效率低。從使用角度看，前者操作煩瑣，顯示結果還需人工抄錄，測定費時，勞動強度大。在測定中冷端溫度需經(jīng)常手工調，不能實現(xiàn)冷熱端溫差對冷端溫度變化的自動跟蹤，降低了所測結果的正確性。后者實現(xiàn)了野外巖石樣品上的熱電特性的實地操作，并可直讀熱電系數(shù)，但不能測定熱電特性隨溫度之變化曲線。又因熱端加熱功率過小，電極體積小、熱容小，熱端溫度易受周圍環(huán)境氣流的影響，不能保證熱端溫度的穩(wěn)定性。溫差取值過小，所得熱電勢也小，降低了測定精度，電極與樣品之間采用手按接觸。雖然靈活，但因用力不均使所得數(shù)據(jù)帶有很大的操作誤差，影響了數(shù)據(jù)的準確性。
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種采用微電腦控制的多道礦物熱電儀。它不僅可以在恒定的溫差下測定礦物的熱電系數(shù)，而且可以自動打印熱電勢、熱電系數(shù)及計算出各項有關參數(shù)。
本實用新型由主機、樣品加熱臺和繪圖打印機組成，其特點是主機采用單片微機控制，樣品加熱臺為多電極熱臺，通常采用5～8個冷端電極。多電極熱臺可以采用方形、長方形或圓盤形結構，為了便于控制熱臺溫度的均勻性，最好采用條形熱臺。多電極條形熱臺采用條形臥式結構，由可容納5～8個電極的熱臺板、冷端電極、加熱器、溫控開關和冷卻風扇構成。為了使各冷端電極溫度一致，應當盡可能縮短各冷端電極之間的間隙，間隙為4～7毫米。冷端電極采用空心鋁合金 管制成，冷端溫度傳感器放置在空心鋁合金管中，并且使其與電極緊密接觸。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點由于采用微電腦控制技術，儀器可以多道同時測定礦物熱電曲線，并自動繪出各道熱電曲線與數(shù)據(jù)表，實現(xiàn)礦物熱電性的自動、快速、規(guī)范測定，特別適用于地質普查找礦中成批地質樣品的測定和數(shù)據(jù)處理。熱臺采用多電極條形結構，一次可同時測定多顆礦物樣品，提高了測定效率。爐溫對冷端溫度有自動跟蹤功能，實現(xiàn)了冷熱溫差的自動恒定控制，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。除了恒定溫差下測定熱電系數(shù)以外，還可以在變溫差下測定熱電曲線。在測定熱電系數(shù)時，可計算并打印出P、N導電型顆粒數(shù)及總的熱電勢值，補償熱電勢值及補償熱電系數(shù)等有關參數(shù)。在測定熱電曲線時，可繪出熱電曲線及打印出溫度熱電勢值對應表。本儀器采用電腦技術，通過軟件結合，簡化了結構，具有體積小，重量輕，易操作，制作方便，實用性強等特點。


圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是溫差自動跟蹤器電路原理圖。
本實用新型可采用附圖所示的方案實現(xiàn)。如圖1所示，被測多顆半導體礦物樣品裝于條形熱臺(2)上，使多個冷端電極(3)分別與之接觸。當熱臺被控溫電路(12)及控溫開關(7)控制加熱后，在樣品的冷熱兩端就產(chǎn)生了溫差電動勢(當被測礦物是P型導電時，冷端為正，熱端為負；N型導電則反之)。各道冷端的電動勢經(jīng)阻抗變換及多道放大器(4)后，送到采樣保持器(5)，采樣或是保持狀態(tài)受控于單片微機控制板(1)，(6)是多道轉換開關。單片微機控制板(1)通過三根地址線可逐次選通1～5道(或1～8道)熱電勢信號，并將其轉換為數(shù)字信號，再處理計算為幾個常用參數(shù)，由繪圖打印機(15)逐個打印出來并可重復拷貝。為了能保持冷端與熱端的溫度差恒定，可設置溫差恒定控制裝置，它由冷端溫度傳感放大器(8)、熱端溫度傳感放大器(9)和溫差自動跟蹤器(10)構成。當儀器工作在測定熱電系數(shù)狀態(tài)時，可使冷熱端保持在恒定的溫差值上。當冷端電極溫度因室溫變化或因熱臺烘烤而發(fā)生變化時，熱臺溫度就會自動調整，跟蹤冷端溫度的變化，以保持溫差的恒定。當儀器工作在測定熱電曲線狀態(tài)時，溫控裝置又可在電腦控制下，使冷熱端溫差呈階梯狀上升，儀器將逐次記錄不同溫差下各道的熱電勢值，最終由繪圖打印機(15)繪出各道的熱電曲線，打印出溫度與電勢的對應值。冷卻風扇(11)由風扇控制器(13)控制，一批樣品測完后，風扇自動打開，加速熱臺降溫，當溫度降到規(guī)定值以下時，風扇自動停止。為了能表明儀器的工作狀態(tài)，可設置狀態(tài)訊響器(16)。當儀器工作在不同狀態(tài)(如恒溫、裝樣、升溫、降溫等)，發(fā)出不同的訊響，以提醒操作者，提高工作效率。單片微機控制板(1)可由8031CPU、MC14433組成的3 1/2 位A／D、0832IC組成的8位D／A、2KRAM、4KEPROM、8155IC組成的擴展口和8位數(shù)碼顯示器(14)(動態(tài)掃描式)構成。繪圖打印機(15)可采用PP40或其它類似的繪圖打印機。阻抗變換及多道放大器(4)可由ICOP07構成；采樣保持器(5)可由IC339構成；多道轉換開關(6)可由IC4051構成；控溫電路(12)由光電隔離電路及放大器組合；溫控開關(7)由可控硅實現(xiàn)；風扇控制器(13)和狀態(tài)訊響器(16)均可以通過電腦軟硬件結合實現(xiàn)。室溫與爐溫傳感器可采用鉑電阻、銅電阻或其它電偶，對其進行線性校正后即可。(2)為條形熱臺的熱臺板；(3)為冷端電極，它由直徑為4～6毫米的空心鋁合金管制成。溫度跟蹤控制器(10)可采用如圖2所示的電路實現(xiàn)，爐溫信號HT和室溫信號RT同時輸入減法電路A1，輸出電壓為△T＝HT－RT△T信號由電阻R4進入A2組成的比較器，另一路信號是8031單片微機控制板通過電阻R5送出的預置電壓，二者比較之結果送入單片微機控制板(1)，然后由8031單片微機通過軟件去控制控溫電路(12)與控制開關(7)。當室溫有變化或是爐溫受環(huán)境影響時，△T也隨之發(fā)生變化，由于預置電壓是恒定的，因而比較器A2輸出的信號就可靈敏地補償HT或RT所發(fā)生的變化，使溫差保持恒定。
權利要求1.一種采用單片微機控制的智能化多道礦物熱電儀，由主機、樣品加熱臺和繪圖打印機組成，其特征在于主機采用單片微機控制，樣品加熱臺為多電極熱臺，通常采用5～8個冷端電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的多道礦物熱電儀，其特征在于多電極熱臺為條形熱臺。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的多道礦物熱電儀，其特征在于多電極熱臺采用條形臥式結構，由可容納5～8個電極的熱臺板、冷端電極、加熱器、溫控開關和冷卻風扇構成。
4.根據(jù)權利要求3所述的多道礦物熱電儀，其特征在于各冷端電極之間的間隙為4～7毫米。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的多道礦物熱電儀，其特征在于冷端電極采用空心鋁合金管制成，冷端溫度傳感器放置在空心鋁合金管中，并且使其與電極緊密接觸。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的多道礦物熱電儀，其特征在于主機內設有溫差恒定控制裝置，由冷端溫度傳感放大器、熱端溫度傳感放大器和溫差自動跟蹤器構成。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的多道礦物熱電儀，其特征在于主機內設有狀態(tài)訊響器。
專利摘要智能化多道礦物熱電儀是一種采用單片微機控制來測定半導體礦物熱電性能的儀器，它采用單片微機控制，樣品加熱臺采用有5～8個電極的多電極條形熱臺，主機內設有溫差恒定控制裝置和狀態(tài)訊響器。它可以多道同時測定礦物熱電系數(shù)、熱電曲線，由繪圖打印機自動繪出各道熱電曲線與數(shù)據(jù)表，實現(xiàn)礦物熱電性的自動，快速、規(guī)范測定，具有結構簡單，性能可靠，制作方便和實用性強等特點，特別適用于地質普查找礦及地質礦物學研究中使用。
文檔編號G01N27/00GK2090059SQ9121341
公開日1991年12月4日 申請日期1991年3月27日 優(yōu)先權日1991年3月27日
發(fā)明者蔣永才 申請人:地質礦產(chǎn)部南京地質礦產(chǎn)研究所