专利名称：大气离子测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量仪器，具体涉及一种用于大气中特别是野外工作中测量大气离子的大气离子测量仪。
背景技术：
现有的大气离子测量仪对仪器使用的环境因素有比较严格的要求，比如美国生产的BECKETT型大气离子测量仪规定使用环境的相对湿度为70％以下。而随着科学的发展，大气离子的研究工作已深入到森林、湖泊、野外等高湿地带，这些地区的相对湿度往往高于90％，这种高湿度环境会大大影响仪器的测量精度，而无法发挥正常功能。另外，现有的大气离子测量仪一般使用市电交流电供电，到野外测量就必须带发电机组，使用起来不方便。特别是由于现有的大气离子测量仪多用于室内，因此一般采用较快的响应速度，这对测量大气离子浓度的变化是有利的，但在野外工作时，由于离子浓度波动较大，这种较快的响应速度容易造成读数一直跳动而无法读取数值。同时，对于野外工作人员，进行测量时每次读取测量数据后都要用笔记本把数据值记录下来，原始落后，操作不便，影响工作效率。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有大气离子测量仪的上述缺点，提供一种测量精度高、适用范围广、操作方便、自动化程度高、适合野外作业的大气离子测量仪。
本实用新型采用的技术方案是这种大气离子测量仪由平行板式离子收集器、微电流放大器、主板、液晶显示器、微型打印机、极化电源、免维护电瓶、充电电路八个部分所组成。平行板式离子收集器包括电容式平行安装的收集板和极化板，极化板连接极化电源，收集板与微电流放大器输入端相连，微电流放大器输出连接至主板的模/数转换电路，模/数转换电路将微电流放大器输出的模拟信号转换为数字信号，数字信号一路由驱动电路连接驱动液晶显示器，与此同时，数字信号还输入至单片机，由单片机进行处理后，再由驱动电路连接驱动微型打印机，工作电源采用交直流两用，备有外接电源接口，免维护电瓶和极化电源连接有充电电路。
上述技术方案中，微电流放大器采用全反馈式直流放大器，由低噪运算放大器及电容、电阻、调零电位器连接构成。
上述技术方案中，平行板式离子收集器一侧还连接安装有抽风机。
上述技术方案中，极化电源采用90V电池组。
上述技术方案中，平行板式离子收集器还连接有极性转换电路。
本实用新型具有如下优点1、使用过程中能够打印测试数据，既可边测量边打�。部梢园巡饬康氖菹戎嬖僖淮未蛴。巴獠饬抗ぷ魈峁┝朔奖悖�2、交/直流电源皆可用，而且有外接电源，采用蓄电池供电；3、采用较长的响应时间，在测量时能得到平稳、准确的读数；4、测量数据可显示最高值、最低值、平均值，有效排除人为干扰因素；5、采用高效驱潮装置，能在高湿度环境中有效的工作，所允许的相对湿度从70％提高到98％。
本实用新型可广泛应用于森林旅游研究、开发和其他科研、医疗、环保、教学部门从事空气离子研究及应用。
图1为本实用新型的主视图；图2为本实用新型的后视图；图3为本实用新型平行板式离子收集器图；图4为本实用新型电原理框图；图5-图8为本实用新型具体实施电路原理图。
具体实施方式
参见图1、图2，本实用新型的前面板上安装有控制按键1、DC电压显示器2、液晶显示器3、微型打印机4，仪器的上部安装平行板式离子收集器5。本实用新型的后面板上安装有外接直流接线端子6、信号输入电缆7、控制电缆8、驱潮加热指示灯9、驱潮开关10、外接电源开关11、AC电源插座12。上述控制按键1包括量程信率选择键“1”、时间校时键“2”、减键“3”、加键“4”、极性选择键“5”、功能选择键“6”、显示模式键“7”、打印1/打印2键“8”、存储/清除键“9”、迁移率选择键“10”。
参见图3，本实用新型平行板式离子收集器原理图，当正、负空气离子随取样气流进入平行板式离子收集器后，在收集板13和极化板14之间的极化电源15作用下，按不同极性分别向收集板13和极化板14偏转，把各自所携带的电荷转移到收集板和极化板上。收集板上收集到的电荷通过微电流放大器16后，形成一股电流；极化板14上的电荷通过极化电源15被复合掉，不影响测量，其中极化电源由电池组构成。有抽风机17与平行板式离子收集器相连，抽风机17可抽去进入平行板式离子收集器的湿气。
本实用新型电路中还设计有极性转换电路与平行板式离子收集器相连，因为改变极化电源的极性可以改变收集板收集到的离子的极性，从而改变所测量离子的极性。由于不同地方的空气离子浓度差异较大，利用极化电源对极化板施加不同的极化电压，可收集到不同浓度的空气离子。
参见图4，本实用新型电原理框图，平行板式离子收集器由极化电源供电，并由极性转换电路转换其极性，平行板式离子收集器的收集板上收集到的电荷通过微电流放大器放大后，连接至模/数转换电路的模拟输入端，模/数转换电路将微电流放大器送来的模拟信号转换为数字信号，数字信号一路经由依次连接的接口电路、耦合电路、缓冲电路、驱动电路，最后连接并驱动液晶显示器进行显示，数字信号还有一路经依次连接的位移锁存电路、单片机、驱动电路，最后连接并驱动微型打印机进行打�。д袷敝拥缏肺テ峁┦敝邮荩テ沽涌刂埔壕允酒鳎鲜龅缏酚芍绷鞯缭垂┑纾绷鞯缌髁佑谐涞绲缏泛偷缪辜嗍拥缏�。
参见图5-图8，本实用新型的具体实施电路图。图5提供了本实用新型最重要的微电流放大器电路，如图5所示，微电流放大器采用全反馈直流放大器。微电流放大器由低噪运算放大器IC1、IC2、电容C1、C2、C3、电阻R2、R3、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和调零电位器RV5组成。
由于本实用新型的反应速度取决于反馈电阻的大小、与运算放大器并联的电容的大小以及平行板式离子收集器5输入电缆的电容差(含分布电容)。对于在室内使用的空气离子收集器来说，较快的响应速度对于测量离子浓度的变化是有利的，然而在野外测量时，由于离子浓度波动较大，往往容易造成读数一直跳动而无法读取的毛�。谡庵智榭鱿拢捎媒铣さ南煊κ奔淇梢缘玫狡轿鹊亩潦虼吮臼涤眯滦筒捎媒铣さ南煊κ奔�。
图5中还详细提供了电源部分的直流电源及其充电电路、电压监视电路、极化电源及其极性转换电路。图6则详细提供了按键电路。图7提供了本实用新型具体实施电路中至关重要的模/数转换电路及其接口电路、耦合电路、缓冲电路。图8提供了单片机及其位移锁存电路、晶振时钟电路、驱动电路、微型打印机插口。
经过微电流放大的电信号(称为模拟信号)输入到模/数转换电路的输入端，模/数转换电路将模拟信号转换为数字信号。模/数转换电路输入端与微电流放大器相连，本实施例中，模/数转换电路中的模/数转换器采用ICL7106。在ICL7106中，26脚～40脚为模拟部分，2脚～25脚为数字部分。第1位为5、4、3、2、8、6、7脚，第2位为12、11、10、9、14、13、25脚，第3位为23、16、24、15、18、17、22脚。微电流放大器中的电信号经放大后转入到电阻R36，再由31输入脚(模拟信号输入端)，经电路处理转换成数字信号。
其中38、39、40脚、电阻R9、电容C28组成RC震荡电路，为模/数转换电路提供时钟，35、36脚、电阻R11、电容C29、电阻R10、VRX1组成调整电路。27脚为积分端，28脚为溢出端，21脚为液晶驱动信号端。由R3、R8、R37、Q1、9013组成辅助驱动电路。每位每段输出的数字信号，经由CD4070异或门电路。U28、U29、U30、U31为缓冲器。本实施例中，采用74LS244。
由U28、U29、U30、U31的8位缓冲器各输出端即D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7输出的每位各段信号并转化U289C51单片机，U574HC373、U1374HC374(作为打印机接口控制)锁存器，U774HC373、U674HC373输入端为地址线，其中89C51为CPU，U5(74HC373)作总线锁存，U4(74HC138)为地址译码器，并行E2pROM为存储器，U7(74HC373)通过驱动电路U9(MC1413)驱动控制继电器。
U6(74HC373)通过U10(MC1413)驱动电路控制继电器和键盘，HT1380为时钟芯片，U11、U12为或门，型号74AS32，U14(74LS04)为倒扣器。
模/数转换电路外接液晶显示器，有打印机与液晶显示器相连。有控制键盘与打印机相连。
本实用新型采用北京青云创新科技发展有限公司生产的LCM0816的8位液晶显示�？椋系绯跏蓟？樽ㄓ妹钗�00100100，工作电压2.7V～5.5V。
本实用新型中，有直流电源与微电流放大器相连，直流电源接光电及监视电路。采用光电耦合器是为了增加本实用新型的反映时间，使微电流放大器前后两级隔离，增加本实用新型的测量精度。本实施例中，光电耦合器采用TLP512-4。
权利要求1.一种大气离子测量仪，其特征在于由平行板式离子收集器、微电流放大器、主板、液晶显示器、微型打印机、极化电源、免维护电瓶、充电电路八个部分所组成。平行板式离子收集器包括电容式平行安装的收集板和极化板，极化板连接极化电源，收集板与微电流放大器输入端相连，微电流放大器输出连接至主板的模/数转换电路，模/数转换电路将微电流放大器输出的模拟信号转换为数字信号，数字信号一路由经驱动电路连接驱动液晶显示器，与此同时，数字信号还输入至单片机，由单片机进行处理后，再由驱动电路连接驱动微型打印机，工作电源采用交直流两用，备有外接电源接口，免维护电瓶和极化电源连接有充电电路。
2.根据权利要求1所述的大气离子测量仪，其特征在于微电流放大器采用全反馈式直流放大器，由低噪运算放大器及电容、电阻、调零电位器连接构成。
3.根据权利要求1所述的大气离子测量仪，其特征在于平行板式离子收集器一侧还连接安装有抽风机。
4.根据权利要求1所述的大气离子测量仪，其特征在于极化电源采用90V电池组。
5.根据权利要求1所述的大气离子测量仪，其特征在于平行板式离子收集器连接有极性转换电路。
专利摘要一种大气离子测量仪，由平行板式离子收集器、微电流放大器、主板、液晶显示器、微型打印机、极化电源、免维护电瓶、充电电路八个部分组成，平行板式离子收集器收集的电荷经微电流放大器放大后，输入至主板的模/数转换电路，将模拟信号转换为数字信号，经主板电路处理后，最后分别驱动液晶显示器和微型打印机。本实用新型测量精度高，适应范围广，操作方便，技术先进，性能优良，特别适合于野外作业。
文档编号G01N27/407GK2735335SQ20042006880
公开日2005年10月19日 申请日期2004年9月27日 优先权日2004年9月27日
发明者吴楚材, 高玉英, 谭益民, 吴新功, 罗江滨, 吴章文, 徐信俭, 丁立新 申请人:吴楚材
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