[发明专利]应用于6～8型二级推进型超高压装置的数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集系统，尤其涉及一种应用6～8型二级推进型超高压装置上的数据采集系统。

背景技术

自然界中绝大部分实体物质(如地球等星体内部)都处于高压状态，高压科学将是人类认识自然奥妙、开启宇宙之门的钥匙，高压科学研究的突破将大大推动人类知识创新。工欲善其事，必先利其器，发展相应的高压高温合成装置是推动高压新物质研制的基础。现代高压技术的发展集中在两条主要线路上，其一为大腔体压机系统(简称为“大压机”)，其二为以金刚石压腔为代表的小压机体系。和金刚石压腔相比，大压机系统具有样品体积大、压力均匀、易于同时产生高温高压状态等优点，所以特别适合高温高压新物质的研制和研究。

现阶段利用大压机系统对高压新物质的研制主要集中在常压到5GPa(1GPa＝1万大气压)的压力区间，这类基本技术的需求源于对人造金刚石的研发，今天已经形成了一个重要的产业。而且，这里使用的是单级压砧推进技术，但这种技术很难突破10GPa。

6～8型二级推进超高压装置为国际最先进的超高压高温合成装置；6～8型二级推进压机的基本特征为利用分割球原理，产生双重加压效果，从而实现对样品更高压力作用。它产生的压力可高达20GPa，同时可以加热到2000℃的高温。在10～20GPa这一新的压力区间将预期有大量的新物质出现，将大大提升对高压新物质态研究创新能力。

但是，在诸如6～8型二级推进超高压装置的这类超高压和高温装置中，直接测量压腔内的压力和温度的成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于6～8型二级推进型超高压装置上的数据综合采集系统，能够获取压力关系曲线和温度关系曲线，根据这些曲线通过外部测量即可获取超高压装置中的压腔内部的压力和温度，降低了成本、提高了效率。

根据本发明的一个方面，提供一种应用于超高压装置上的数据综合采集系统，所述超高压装置通过油泵加压，所述超高压装置的压腔内的样品适于通过外部加热电源进行加热，该系统包括：外部参数传感器，适于获取所述油泵的油压和/或加热电源的功率；内部参数传感器，适于获取所述压腔内的压力和/或温度；和计算机，适于利用所述外部参数传感器和内部参数传感器的数据，拟合压力关系曲线和/或温度关系曲线；所述压力关系曲线为油泵的油压与压腔内压力的对应关系曲线；所述温度关系曲线为压腔温度与所述加热电源施加的加热功率之间的对应关系曲线。

可选的，所述外部参数传感器为油泵内的压力传感器；所述压力传感器输出的电流与油压之间存在预定的对应关系；所述内部参数传感器包括：采集位于超高压装置的压腔内的压标样品电阻值的传感器；所述压标样品适于在已知的压力值下发生相变，表现为压标样品电阻的突变；所述计算机适于通过所述电流值计算油压，通过所述电阻值获取压腔压力，并拟合压力关系曲线。

可选的，所述数据综合采集系统，还包括：数据采集卡，适于读取所述外部参数传感器和内部参数传感器的数值，并提供给所述计算机。

可选的，所述压力传感器输出4～20mA电流，对应表明油压为0～10000Psi。

可选的，所述加热电源对位于超高压装置的压腔的加热器加热；所述内部参数传感器为位于超高压装置的压腔的加热器内的热电耦以及采集该热电耦电压的传感器；当压腔的温度与预定温度存在差别时，所述热电耦的两端产生相应的电势差；所述外部参数传感器包括：采集所述加热电源施加的加热功率的传感器；所述计算机适于通过所述电压计算温度，并拟合加热功率与温度之间的温度关系曲线。

可选的，所述外部参数传感器还包括：交流电压表，适于测量所述加热器的输入电压；交流互感器，其输入端适于与所述加热电源和加热器串联；所述交流互感器的输出端得到一个同比缩小的输出电流；标准电阻，适于与交流互感器的输出端串联；和第二交流电压表，适于测量所述标准电阻的电压；所述加热功率通过所述加热器的输入电压、通过标准电阻的电流值以及交流互感器的互感比计算。

可选的，所述数据综合采集系统还包括：数据采集卡，适于读取所述外部参数传感器和内部参数传感器的数值，并提供给所述计算机。

可选的，所述交流互感器的互感比为2000∶5。

根据本发明的另一个方面，提供一种应用上述数据综合采集系统所得到的压力关系曲线进行监测的方法，包括：步骤一、读取压力传感器的电流值；步骤二、利用所述压力传感器的电流和油压对应关系，通过所述电流值获取油压；和步骤三、利用压力关系曲线，通过所述油压确定压腔压力。