[實(shí)用新型]一種基于GPS同步的航空超導(dǎo)全張量磁梯度測(cè)控裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420768979.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204256148U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍俊;榮亮亮;邱隆清;蔣坤;孔祥燕;謝曉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01R33/022
• 分類號(hào): G01R33/022;G01C21/16;G01S19/47
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

1.一種基于GPS同步的航空超導(dǎo)全張量磁梯度測(cè)控裝置，其特征在于所述的航空超導(dǎo)全張量磁梯度測(cè)控裝置位于懸吊與吊艙子系統(tǒng)中的吊艙內(nèi)；航空超導(dǎo)全張量磁梯度測(cè)控裝置由SQUID讀出電路、數(shù)據(jù)采集與通訊組件、飛行位置與姿態(tài)信息記錄組件、工作環(huán)境監(jiān)測(cè)組件以及人機(jī)界面組件組成，并以數(shù)據(jù)采集與通訊組件為核心采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接其它四個(gè)組件。

2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：

①SQUID讀出電路用于實(shí)現(xiàn)磁梯度及參考磁場(chǎng)到電量的轉(zhuǎn)換；

②數(shù)據(jù)采集與通訊組件則用于完成全張量及其它輔助信號(hào)的同步采集、存儲(chǔ)和通訊；

③飛行位置與姿態(tài)信息記錄組件則用于記錄超導(dǎo)全張量磁梯度組件的位置和姿態(tài)信息；

④工作環(huán)境監(jiān)測(cè)組件則用于提供全張量磁梯度測(cè)量系統(tǒng)的氣壓、溫濕度、液氦液位以及供電電池狀態(tài)等輔助信息；

⑤人機(jī)界面組件則用于以人機(jī)對(duì)話的方式展現(xiàn)所有被測(cè)對(duì)象的信息；

所述的SQUID讀出電路采用磁通鎖定環(huán)FLL用于實(shí)現(xiàn)磁梯度及參考磁場(chǎng)到電量的轉(zhuǎn)換；

所述的數(shù)據(jù)采集與通訊組件中增加了智能調(diào)控功能，加載標(biāo)準(zhǔn)的Test信號(hào)后，在采集SQUID?FLL未鎖定前Tune信號(hào)的基礎(chǔ)上，首先通過(guò)RS485數(shù)字通訊控制接口大尺度地調(diào)節(jié)其offset工作參數(shù)，并觀測(cè)其輸出的極性變化，從極性變化相反的方向利用二分法調(diào)節(jié)Tune信號(hào)的偏置值趨于零伏附近；然后采用遍歷方法在Tune信號(hào)不溢出的基礎(chǔ)上依次調(diào)整bias和offset工作參數(shù)，記錄其峰峰值的輸出并查詢最大值；最后調(diào)節(jié)offset工作參數(shù)使該值對(duì)應(yīng)Tune信號(hào)的偏置值趨于零，并以此時(shí)的bias和offset值為對(duì)應(yīng)SQUID的最佳工作參數(shù)，鎖定FLL；按照所述的方法則可依次按地址完成航空超導(dǎo)全張量磁梯度測(cè)控裝置中9個(gè)通道SQUID工作參數(shù)的調(diào)整；

所述的飛行位置與姿態(tài)信息記錄組件采用帶存儲(chǔ)功能的GPS組合慣導(dǎo)，基于GPS時(shí)間授時(shí)功能通過(guò)數(shù)字鎖相環(huán)生成的PPS倍頻采樣時(shí)鐘對(duì)指定時(shí)間的特定信號(hào)重采樣后，利用時(shí)間戳實(shí)現(xiàn)與GPS組合慣導(dǎo)給出的位置和姿態(tài)信?息同步，從而通過(guò)姿態(tài)投影為反演奠定基礎(chǔ)；所述裝置，在同步采集SQUID?Tune信號(hào)的基礎(chǔ)上，結(jié)合二分和遍歷算法通過(guò)串口指令快速實(shí)現(xiàn)SQUID讀出電路的自動(dòng)最優(yōu)工作參數(shù)調(diào)整和鎖定。

3.按權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于在傳感器的基礎(chǔ)上增加Bartington公司的磁通門(mén)，用于測(cè)量被測(cè)磁場(chǎng)的三個(gè)分量，輸出三路模擬量，以增加系統(tǒng)的信息冗余度。

4.按權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于基于GPS時(shí)間授時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步采集。

5.按權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于：

①所述的數(shù)據(jù)采集與通訊組件采用嵌入式系統(tǒng)定制，采用National?Instrument公司的圖形化CompactRIO平臺(tái)開(kāi)發(fā)；為實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)全張量磁梯度9個(gè)通道信號(hào)和磁通門(mén)3個(gè)分量通道信號(hào)的高精度采集，選用3塊分辨率為24位的Delta-Sigma類型ADC模塊NI?9239，其中每個(gè)模塊具有4個(gè)同步采集通道；為實(shí)現(xiàn)GPS組合慣導(dǎo)和全張量磁梯度的同步，選用1塊高速數(shù)字IO模塊NI?9402接收秒脈沖PPS信號(hào)，同時(shí)選用1塊串口通訊模塊NI?9871通過(guò)RS422接口接收授時(shí)時(shí)間、位置及姿態(tài)數(shù)據(jù)，其中NI?9871具有4個(gè)串口通訊通道，其余的3個(gè)通道用于實(shí)現(xiàn)工作環(huán)境監(jiān)測(cè)組件中采用數(shù)字通訊接口的被測(cè)量監(jiān)測(cè)；

②由數(shù)字鎖相環(huán)提供基于PPS信號(hào)的采樣時(shí)鐘；采樣值在某指定采樣時(shí)間的秒脈沖信號(hào)PPS觸發(fā)，并與基于PPS信號(hào)通過(guò)數(shù)字鎖相環(huán)生成的采樣時(shí)間同步。