温度控制电路及相应的海洋重力仪稳定平台控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种温度控制电路及相应的海洋重力仪稳定平台控制系统，涉及航洋重力测量领域。温度控制电路包括热敏电阻、校正模块、比较器、驱动耦合电路、功率放大器以及加热片，热敏电阻、校正模块、比较器、功率放大器、驱动耦合电路以及加热片依次连接；通过热敏电阻检测加速度计和加速度模数转换电路的温度，并将该温度信号以电流的形式发送至校正模块，校正模块将该温度信号进行校正后发送至比较器和预存的温度信号进行对比，得到温度变化量，功率放大器将电流放大后，再传送至加热片，加热片在电流的作用下发热，并使该温度处于平衡状态，以提高加速度计和加速度模数转换电路的测量及传输的精度，从而提高海洋重力仪的测量精度。
【专利说明】
温度控制电路及相应的海洋重力仪稳定平台控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及航洋重力测量领域，具体而言，涉及一种温度控制电路及相应的海洋重力仪稳定平台控制系统。
【背景技术】
[0002]海洋重力仪是船舰上或潜水艇内使用的重力仪。在海洋中匀速直线航行条件下，连续地进行重力测量，由于仪器安放在运动的船体上，经常会受到舰船等载体的俯仰和横滚等角运动，以及垂直加速度、水平加速度、基座倾斜等影响，重力测量的精度会降低。因此，调整海洋重力仪的位置，使之与地垂线保持平行成为了目前海洋重力测量的难题。
[0003]海洋重力仪中运用到的加速度计和加速度模数转换电路对温度的要求非常高，加速度计或加速度模数转换电路的温度较低以及不稳定会给测量带来误差。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型提供一种温度控制电路及相应的海洋重力仪稳定平台控制系统，以改善现有技术中海洋重力仪稳定平台控制系统中由于温度较低和不稳定造成海洋重力测量不精确的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]—种温度控制电路，包括热敏电阻、校正模块、比较器、驱动耦合电路、功率放大器以及加热片，所述热敏电阻、所述校正模块、所述比较器、所述功率放大器、所述驱动耦合电路以及所述加热片依次连接；
[0007]所述热敏电阻用于检测待测器件的温度，并将所述待测器件的温度的温度信号以电流的形式发送至所述校正模块，所述校正模块用于对所述温度信号进行校正，所述比较器用于将接收到的温度信号与预设的温度信号进行对比，得到温度变化量，所述驱动耦合电路用于将所述温度变化量传送到所述功率放大器中，所述功率放大器用于将电流放大，再传送至所述加热片，所述加热片在电流的作用下提高所述检测待测器件的温度。
[0008]优选的，该温度控制电路还包括频率源，所述频率源与所述比较器连接。
[0009]优选的，所述热敏电阻还用于检测所述加热片的温度，并将所述检测到的温度信号发送至所述校正模块。
[0010]—种海洋重力仪稳定平台控制系统，包括上述温度控制电路，还包括控制装置、数据采集装置以及电机，所述数据采集装置包括加速度计和加速度模数转换电路，所述加速度计用于检测海洋重力仪稳定平台的加速度的变化，并将此加速度变化值通过所述加速度模数转换电路转换为电信号，所述控制装置用于接收所述数据采集装置采集的电信号，并依据所述电信号按照预先设定的算法计算，控制所述电机转动，以调整海洋重力仪稳定平台的水平位置;所述待测器件为所述加速度计和所述加速度模数转换电路，所述温度控制电路用于对所述加速度计和所述加速度模数转换电路的温度进行控制。
[0011]优选的，所述热敏电阻用于检测所述加速度计和所述加速度模数转换电路的温度。
[0012]优选的，海洋重力仪稳定平台包括基座、框架和台体，所述台体用于安装海洋重力仪，所述框架可转动地连接于所述基座的容纳腔内，所述基座设置有用于驱动所述框架转动的第一电机，所述台体可转动地连接于所述基座，所述框架设置有用于驱动所述台体转动的第二电机。
[0013]优选的，所述数据采集装置包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器设置于所述台体，所述陀螺仪传感器用于感测所述台体的偏移角度并输出与偏移角度匹配的陀螺仪信号，所述控制装置包括数字控制模块，所述数字控制模块与所述陀螺仪传感器、第一电机、第二电机电连接，所述数字控制模块用于接收所述陀螺仪信号，并依据该陀螺仪信号按照预先设定的算法进行计算，以控制所述第一电机和第二电机转动，以调整所述框架和台体的水平位置。
[0014]优选的，所述控制装置还用于判断所述数据采集装置采集的电信号是否在预设的范围内，当该电信号超出预设的范围，所述控制装置切断所述第一电机和第二电机的电源。
[0015]优选的，所述控制装置还包括继电器，所述控制装置通过所述继电器切断所述第一电机和第二电机的电源。
[0016]优选的，所述第一电机和所述第二电机均为力矩电机。
[0017]相对于现有技术，本实用新型包括以下有益效果:
[0018]本实用新型提供的温度控制电路用于对所述加速度计和所述加速度模数转换电路的温度进行控制，通过热敏电阻检测所述加速度计和所述加速度模数转换电路的温度，并将该温度信号以电流的形式发送至所述校正模块，所述校正模块将该温度信号进行校正后发送至比较器和预存的温度信号进行对比，得到温度变化量，驱动耦合电路将所述温度变化量传送到所述功率放大器中，所述功率放大器将电流放大后，再传送至所述加热片，所述加热片在电流的作用下发热，以提高所述加速度计和所述加速度模数转换电路的温度，并使该温度处于平衡状态，以提高加速度计和加速度模数转换电路的测量及传输的精度，从而使海洋重力仪更好的与地垂线保持平行，从而提高海洋重力仪的测量精度。
【附图说明】
[0019]为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本实用新型实施例所提供的海洋重力仪稳定平台控制系统的结构示意图。
[0021]图2是本实用新型实施例所提供的海洋重力仪稳定平台控制系统的功能模块架构图。
[0022]图3是本实用新型实施例所提供的温度控制电路的功能模块架构图。
[0023]其中附图标记汇总如下:
[0024]控制装置101;数据采集装置102;第一电机103;第二电机104;基座105;容纳腔106;台体107;陀螺仪传感器108;数字控制模块109;第一角度传感器110;第二角度传感器111;加速度计112;框架113;加速度模数转换电路114;温度控制电路200;热敏电阻201;校正模块202 ；驱动耦合电路203 ；功率放大器204 ；加热片205 ；比较器206 ；海洋重力仪300。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]请参考图1，是本实用新型实施例所提供的海洋重力仪稳定平台的结构示意图。本实用新型实施例提供的海洋重力仪稳定平台用于隔离舰船等载体的俯仰和横滚等角运动，使得海洋重力仪300始终保持与地垂线水平，不受水平加速度的影响，从而提高海洋重力仪300的测量精度。本实用新型实施例提供的海洋重力仪稳定平台包括基座105、框架113和台体107，台体107用于安装海洋重力仪300。
[0027]其中，基座105设置有容纳腔106，容纳腔106可以为各种形状，比如圆形、长方形、多边形等等，本实用新型实施例对此不做限定。框架113转动连接于所述基座105，基座105还设置有第一电机103，该第一电机103可以驱动框架113进行旋转。框架113设置有第二电机104，该第二电机104可以驱动台体107进行旋转。框架113相对于基座105旋转的旋转轴与台体107相对于框架113旋转的旋转轴垂直，即框架113与台体107旋转的方向相互垂直。这里的旋转轴可以理解为虚拟的轴，即框架113相对于基座105转动所围绕的轴线和台体107相对于框架113转动所围绕的轴线。
[0028]优选地，第一电机103与第二电机104均为力矩电机。力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机，这种电机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力，其具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。
[0029]请结合图1和图2进行参考，图2是本实用新型实施例提供的海洋重力仪稳定平台控制系统的功能模块架构图。本实用新型实施例提供的海洋重力仪稳定平台控制系统包括控制装置101和数据采集装置102。所述数据采集装置102用于采集表征所述海洋重力仪稳定平台发生偏移的电信号。所述数据采集装置102包括加速度计112、陀螺仪传感器108、第一角度传感器110和第二角度传感器111。加速度计112和陀螺仪传感器108均设置于台体107，第一角度传感器110设置于海洋重力仪稳定平台的基座105，第二角度传感器111设置于框架113。
[0030]优选地，陀螺仪传感器108为光纤陀螺，加速度计112为石英加速度计112。光纤陀螺零部件少，仪器牢固稳定，具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力；绕制的光纤较长，使检测灵敏度和分辨率比激光陀螺仪提高了好几个数量级;无机械传动部件，不存在磨损问题，因而具有较长的使用寿命;易于采用集成光路技术，信号稳定，且可直接用数字输出，并与计算机接口联接;通过改变光纤的长度或光在线圈中的循环传播次数，可以实现不同的精度，并具有较宽的动态范围；相干光束的传播时间短，因而原理上可瞬间启动，无需预热；结构简单、价格低，体积小、重量轻。石英加速度计112结构简单、体积小、响应快、灵敏度高。
[0031]所述控制装置101包括加速度模数转换电路114和数字控制模块109，加速度模数转换电路114与加速度计112电连接。加速度模数转换电路114用于将加速度计112输出的加速度模拟信号转换为数字脉冲信号。
[0032]在加速度计112进行加速度测量的过程中，和加速度模数转换电路114将测得的加速度模拟信号转换为数字信号的过程中，其加速度的变化值可能会很小，这时候温度对于加速度的测量和加速度模拟信号到数字信号的转换过程的影响会很大。实际运用中，为了保证精确性，一般加速度模数转换电路114与加速度计112所需要的温度均高于环境温度，并且需要温度保证相对平衡。
[0033]请参考图3，是本实用新型实施例所提供的温度控制电路200的功能模块架构图。该温度控制电路200包括热敏电阻201、校正模块202、比较器206、驱动耦合电路203、功率放大器204以及加热片205，所述热敏电阻201、所述校正模块202、所述比较器206、所述功率放大器204、所述驱动耦合电路203以及所述加热片205依次连接。
[0034]所述热敏电阻201用于检测待测器件的温度，并将该温度信号以电流的形式发送至所述校正模块202;所述校正模块202用于对所述温度信号进行校正;所述比较器206用于将接收到的温度信号与预设的温度信号进行对比，得到温度变化量;所述驱动耦合电路203用于将所述温度变化量传送到所述功率放大器204中；所述功率放大器204用于将电流放大，再传送至所述加热片205;所述加热片205在电流的作用下提高所述检测待测器件的温度。
[0035]优选的，所述热敏电阻201可以检测所述加热片205的温度，并将所述检测到的温度信号发送至所述校正模块202，进一步减少温度的变化，提高温度的准确性。所述比较器206还连接有频率源，可以用来产生方波。
[0036]通过热敏电阻201检测所述加速度计112和所述加速度模数转换电路114的温度，并将该温度信号以电流的形式发送至所述校正模块202，所述校正模块202将该温度信号进行校正后发送至比较器206和预存的温度信号进行对比，得到温度变化量，驱动耦合电路203将所述温度变化量传送到所述功率放大器204中，所述功率放大器204将电流放大后，再传送至所述加热片205，所述加热片205在电流的作用下发热，以提高所述加速度计112和所述加速度模数转换电路114的温度，并使该温度处于平衡状态，实现对加速度计112和所述加速度模数转换电路114的温度控制，以提高加速度计112和加速度模数转换电路114的测量及信号传输的精度，从而使海洋重力仪300更好的与地垂线保持平行，从而提高海洋重力仪300的测量精度。
[0037]请再参考图2，所述控制装置101用于接收数据采集装置102采集的电信号，并依据该电信号按照预先设定的算法计算，控制第一电机103和第二电机104转动，以调整框架113和台体107的水平位置，以使海洋重力仪300与地垂线保持平行。
[0038]其中，数据采集装置102采集的电信号包括加速度计112感测到台体107的加速度后输出的与加速度匹配的加速度模拟信号，在所述温度控制电路200的作用下，可以提高此信号的准确性;还可以包括陀螺仪传感器108感测到台体107的偏移角度后输出的与偏移角度匹配的陀螺仪信号、第一角度传感器110感测到框架113的旋转角度后输出的与旋转角度匹配的角度电信号、第二角度传感器111感测到台体107的旋转角度后输出的与旋转角度匹配的角度电信号。
[0039]数字控制模块109与加速度模数转换电路114、陀螺仪传感器108、第一角度传感器110、第二角度传感器111、第一电机103、第二电机104电连接。数字控制模块109用于接收加速度模数转换电路114输出的数字脉冲信号、陀螺仪传感器108输出的陀螺仪信号、第一角度传感器110和第二角度传感器111输出的角度电信号，然后依据以上接收到的信号按照预先设定的算法计算，向第一电机103和第二电机104输出控制信号，控制第一电机103和第二电机104转动，以调整框架113和台体107的水平位置，以使海洋重力仪300与地垂线保持平行，从而提高海洋重力仪300的测量精度。
[0040]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意至IJ:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0041]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0042]在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
【主权项】
1.一种温度控制电路，其特征在于，包括热敏电阻、校正模块、比较器、驱动耦合电路、功率放大器以及加热片，所述热敏电阻、所述校正模块、所述比较器、所述功率放大器、所述驱动耦合电路以及所述加热片依次连接； 所述热敏电阻用于检测待测器件的温度，并将所述待测器件的温度的温度信号以电流的形式发送至所述校正模块，所述校正模块用于对所述温度信号进行校正，所述比较器用于将接收到的温度信号与预设的温度信号进行对比，得到温度变化量，所述驱动耦合电路用于将所述温度变化量传送到所述功率放大器中，所述功率放大器用于将电流放大，再传送至所述加热片，所述加热片在电流的作用下提高所述检测待测器件的温度。2.根据权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，该温度控制电路还包括频率源，所述频率源与所述比较器连接。3.根据权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述热敏电阻还用于检测所述加热片的温度，并将所述检测到的温度信号发送至所述校正模块。4.一种海洋重力仪稳定平台控制系统，包括权利要求1-3所述的温度控制电路，其特征在于，还包括控制装置、数据采集装置以及电机，所述数据采集装置包括加速度计和加速度模数转换电路，所述加速度计用于检测海洋重力仪稳定平台的加速度的变化，并将此加速度变化值通过所述加速度模数转换电路转换为电信号，所述控制装置用于接收所述数据采集装置采集的电信号，并依据所述电信号按照预先设定的算法计算，控制所述电机转动，以调整海洋重力仪稳定平台的水平位置;所述待测器件为所述加速度计和所述加速度模数转换电路，所述温度控制电路用于对所述加速度计和所述加速度模数转换电路的温度进行控制。5.根据权利要求4所述的海洋重力仪稳定平台控制系统，其特征在于，所述热敏电阻用于检测所述加速度计和所述加速度模数转换电路的温度。6.根据权利要求4所述的海洋重力仪稳定平台控制系统，其特征在于，海洋重力仪稳定平台包括基座、框架和台体，所述台体用于安装海洋重力仪，所述框架可转动地连接于所述基座的容纳腔内，所述基座设置有用于驱动所述框架转动的第一电机，所述台体可转动地连接于所述基座，所述框架设置有用于驱动所述台体转动的第二电机。7.根据权利要求6所述的海洋重力仪稳定平台控制系统，其特征在于，所述数据采集装置包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器设置于所述台体，所述陀螺仪传感器用于感测所述台体的偏移角度并输出与偏移角度匹配的陀螺仪信号，所述控制装置包括数字控制模块，所述数字控制模块与所述陀螺仪传感器、第一电机、第二电机电连接，所述数字控制模块用于接收所述陀螺仪信号，并依据该陀螺仪信号按照预先设定的算法进行计算，以控制所述第一电机和第二电机转动，以调整所述框架和台体的水平位置。8.根据权利要求6所述的海洋重力仪稳定平台控制系统，其特征在于，所述控制装置还用于判断所述数据采集装置采集的电信号是否在预设的范围内，当该电信号超出预设的范围，所述控制装置切断所述第一电机和第二电机的电源。9.根据权利要求8所述的海洋重力仪稳定平台控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括继电器，所述控制装置通过所述继电器切断所述第一电机和第二电机的电源。10.根据权利要求6所述的海洋重力仪稳定平台控制系统，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机均为力矩电机。
【文档编号】G01V7/16GK205450846SQ201620193061
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】吴鹏飞, 汪龙, 邹舟, 王勇
【申请人】中国科学院测量与地球物理研究所