智能化磁化率仪原理及研制.docx

Ξ智能化磁化率仪原理及研制叶春, 陈晔, 陈仕涛( 南京师范大学地理科学学院, 南京, 210097)[ 摘要 ] 从硬件着手, 介绍一种集传感技术和单片机控制数据采集、处理、输出技术于一体, 野外、室内两用的便携式智能化磁化率测量仪器. 其特点是: 数据自动存贮、输出, 测量精度高, 速度快; 使用简便, 成本低廉.[ 关键词 ] 磁化率; 智能化磁化率仪; 传感器; 单片机[ 中图分类号 ]T P 212. 6; T H 763. 1; 文献标识码 ]B ;文章编号 1008- 1925 (2001) 01- 0055- 050引言物质的磁化率测定、分析, 经常被用于第四纪地质、考古、土壤等研究领域. 目前在城市环境污染调查、水道湖泊重金属污染调查、古环境变迁等环境研究课题中, 磁化率是一非常有价值的分析参数. 磁化率 (?) 表示物质在外磁场的作用下被磁化的难易程度, 它是一个没有量纲 的值. 通过磁化率的分析, 可间接的反映污染状况和环境的变化.目前国内通用的磁化率仪是英国巴林顿公司的M S22 型. 但在测量某些湖泊沉积物时, 由 于磁化率值非常低,M S—2 型磁化率仪难以分辨, 而且野外不能自动记录数据, 室内测量速度 比较慢. 其昂贵的售价令许多单位望而止步. 为此我们研制了智能化磁化率仪 (SE S2942). 本 仪器在性能上较 M S22 型磁化率仪有两大突出的特点和改进: ( 1) 提高了测量的灵敏度和精 度; (2) 具有一定的智能化. 即通过 87C 51 单片机的处理功能, 可实现数据的测量、处理、显示、输出自动化 (见表 1).表 1 国内外现有磁化率仪的性能对比机型(生产者)SE S2942 (南京师大)M S22 (英国)KL Y 22 (捷克)H KB 21 (南京地矿所)W C 21 (北京地质仪器厂)1×10- 6室内样品精确 测 定; 野 外 剖 面 测 量1. 22×10- 6室内样品精确 测 定; 野 外 剖 面 测 量129. 5×10- 7室内样品精确 测 定; 不 可 野 外 剖 面测量52×10- 7室内样品精确 测 定; 不 可 野 外 剖 面测量51×10- 8室 内 样 品 精 确 测 定; 不 可 野 外 剖 面 测量60灵敏度主要用途测量时间?s可否连接 计算机重量?k g可可不可可不可1. 5230304Ξ收稿日期: 1999- 06- 21作者简介: 叶春, 1975- , 南京师范大学地理科学学院助理工程师, 从事电子工程的教学与研究.南京师大学报 ( 工程技术版)第 1 卷第 1 期 ( 2001 年)1111系统结构及技术指标仪器的系统结构 (如图 1)图 1 系统结构图电气部分由探头和主机组成, 之间用电缆连接. 主机封装于塑料机壳内, 接缝处以硅胶封 合. 内部的传感器模块和易受干扰的硬件部分用铝盒包裹, 内有泡沫衬垫四壁, 以防外界电磁 场干扰并避免外界温度的影响. 电池盒与主机箱是隔绝的, 电池盒开口在底部, 以防电池废气 腐蚀主机电路板.112智能化磁化率仪主要技术指标11 测量灵敏度: ±1×10- 6;21 测量精度: 0. 1 ;31 测量范围: ±0. 1～ 9999;41 使用范围: 野外剖面测量\ 室内精确测定;51 接口: R S232\L P T 口;61 内存储器: 32 k , 可存储 6000 个数据;71 测量时间: 1. 2 s;81 重量: 1. 5 k g;91 内存数据可保存 1 年以上, 且可随时清除;101 配有标准串、并行接口, 可与微机和打印机连接, 测量过程中不占用微机或打印机;111 电 源: 12 V ( 0) , 22 V ( a lt ). 底 部 装 有 5 # 可 充 电 电 池 盒, 机 芯 集 成 电 路 全 部 采 用CM O S 电路, 耗电极少, 充一次电可连续使用 8 h. 使用电源时交、直流自动转换.2电气部分硬件设计如图 2 原理框图所示: 传感器模块包括探头、(1)、(2) 部分; 主机控制模块包括 (3)、数据输出?显示部分.探头是由一个线圈绕制成的电感元件 L 和电容元件 C 组成的串联谐振槽路. 槽路与反馈 元件组成振荡电路. 测量时将样品置于电感线圈L 之中或将线圈L 放置在待测点的平面上, 则相当于在线圈中充填了视磁化率为 ?’ 的磁介质. 这时, 线圈元件的电感量与介质的视磁化率 有关, 在均匀磁路的情况下, 其电感 L 与视磁化率成正比, 即:— 56 —/? 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All righ