专利名称:自动定向的方位测定装置的制作方法
本实用新型属于测向仪器仪表领域，是一种能自动定向的方位测定装置。
随着科学的发展和人民生活的需要，经常要对流体(如水流、气流)进行测向和对一些运动目标进行方位测定，因此，测向装置正在发展。但目前的测向装置在适用范围和结构上还存在一定限制，通常的测向装置(图1)结构是由外壳〔2〕、被测部件〔5〕(如风向标、水流标等)、轴〔1〕、码盘〔3〕、发光部件〔10〕、码检测部件〔4〕组成，工作时将外壳相对于地座标进行固定，被测部件、码盘和轴相连，当被测部件的方位发生变化时，码盘的方位也随之改变，因为码检测部件是和外壳相连的，所以由码检测部件测得的方位值即为被测部件对地座标的绝对方位值〔φ〕。缺点在于测向时装置本身必须按预先规定的方位与地座标固定，在一些游动性场合(如高空、深海下)装置本身不能固定的情况下就无法进行测量。
本实用新型的目的在于提供一种在游动性场合下对流体和目标进行自动测向的装置。
本实用新型可分为测向装置和信号处理两部分。
在测向装置部分(图2)采用两个方位输出，其中一个称为牵连方位〔φb〕，另一个称为相对方位〔φa〕，与之相适应在结构上也分为两个部分。第一部分由轴〔1〕、被测部件〔5〕、码盘〔3〕三者的组合体和发光部件〔10〕、码检测部件〔4〕所组成，第二部分由轴〔6〕、磁体〔9〕、码盘〔8〕这三者的组合体和发光部件〔11〕、码检测部件〔7〕所组成，这两部分可安装在同一外壳〔2〕中，也可分别置于同一运动体(如船、汽车等)上的两个部位，只要在测量中该两部分之间不发生相对位移和转动即可。
信号处理部分(图4)由放大器〔14〕，码制转换器〔15〕、加法器〔16〕、比较器〔17〕等组成，由比较器输出的信号可送至计算机〔18〕内进行处理，并由显示器〔19〕和打印机输出进行监测。该部分可置于测向装置一起，也可单独放置。
本实用新型的工作原理在于在外磁场(通常是地磁场)作用下，磁体〔9〕总是与外磁场保持着一定的方位，由于码盘〔8〕是通过轴〔6〕与磁体〔9〕相连的，所以码盘〔8〕也始终与外磁场保持某个相对方位。当外壳〔2〕发生转动时，码检测部件〔7〕就检测出外壳〔2〕对磁体〔9〕的方位偏差值即牵连方位〔φb〕。在流体的作用下，使被测部件〔5〕相对于外壳〔2〕也产生一个方位偏差值即相对方位〔φa〕。将牵连方位〔φb〕和相对方位〔φa〕求和，即可得到所要求的绝对方位〔φ〕，即φ＝φa＋φb因为码盘〔3〕、〔8〕的编码范围均为0到360°，所以当〔φ〕值超过或等于360°时，应将〔φ〕值减去360°才为实际值，因此〔φ〕值可用下式表示
码盘〔3〕、〔8〕分别采用格雷码编排，采用照相制版在码盘上形成图形。发光部件〔10〕、〔11〕发出的光信号通过码盘〔3〕、〔8〕分别被码检测部件〔4〕〔7〕接收，分成两路输出。因为输出信号即牵连方位〔φb〕，相对方位〔φa〕较弱，因此，两路信号进入放大器〔14〕进行整形放大，然后将信号送入码制转换器〔15〕，把格雷码转换成适用于计算机处理的二进制码，再将这两路信号送入加法器〔16〕内进行加法处理及求和逻辑运算，输出值为绝对方位〔φ〕，为使观测值为一小于360°方位的值，再将绝对方位〔φ〕送入比较器〔17〕比较，然后送入计算机处理，最后由各种显示器和打印机输出进行观测。
根据需要，可将码盘编排适当，使显示方位值做到进一步细分。如果将码盘换成磁码盘，则相应的码检测部件也更换成磁敏元件。为避免磁屏蔽，外壳应选用非磁性材料制成，并可按需要制成各种形状。轴承〔12〕、〔13〕是为使轴〔1〕〔6〕在外壳〔2〕中运转自如，减小摩擦系数。
本实用新型应用领域宽，测量精度高，可用于高空大气测量、海洋气流及海底水流的测量，在军事中用于自动定向测量，对运动的目标测量及本实用新型本身处于运动状态下的测向等。在本实用新型上安装信号发射机，可实现远距离遥测，成为军事、气象、水文、地理等领域中较为理想的测向装置。
图1是现有技术中的测向装置示意图。
图2是本实用新型的测向装置示意图。
图3是本实用新型的测向装置中的码盘图形照片。
图4是本实用新型的信号处理部分框图。
实施例(以风向测量装置为例)采用铝作为外壳材料，将测向装置和信号处理部分都装在同一壳体内。将被测部件〔5〕即风向标紧固在轴〔1〕的上端，同时将码盘〔3〕也紧固在轴〔1〕的中部，轴〔1〕与外壳〔2〕之间采用滚珠轴承联结，当风吹来时，风向标箭头自动指向风吹来的方向，由码检测部件〔4〕检测出相对方位〔φa〕。在外壳〔2〕的下部，码盘〔8〕和磁体〔9〕紧固在轴〔6〕上，轴〔6〕的两端都采用宝石轴承与外壳〔2〕联结。发光部件〔10〕、〔11〕采用7只发光二极管作为光源，码检测部件〔4〕、〔7〕采用7只光敏二极管接收信号。码盘〔3〕〔8〕均采用在有机玻璃上照相制版成格雷码的图形，并做成园盘状，其园中心固定在轴〔1〕、〔6〕上。
在本实用新型的底部装有信号处理部分，将放大器〔14a〕〔14b〕码制转换器〔15a〕、〔15b〕，加法器〔16〕，比较器〔17〕都分装在2块印刷电路板上，采用CMOS器件作为电路的主要逻辑部件、功耗小，抗干扰能力强，采用电源低。在比较器〔17〕的输出部分装有接口，以便使输出绝对方位值〔φ〕传递给计算机〔18〕处理，并在显示器〔19〕上显示。
权利要求
1.一种自动定向的方位测定装置，由测向装置和信号处理部分组成，其特征在于测向装置中含有两个测定方向的组合体，其中被测部件[5]、轴[1]、码盘[3]组合为一体，由码检测部件[4]输出相对方位[Φa]；码检测部件[7]、轴[6]、码盘[8]组合为一体，由码检测部件[7]输出牵连方位[Φb]。
2.根据权利要求
1所述的方位测定装置，其特征在于两个测定方向的组合体可安装在同一外壳内或分装在同一运动体上的两个不同的部位。
3.根据权利要求
1或2所述的方位测定装置，其特征在于轴〔6〕两端与外壳连结处装有宝石轴承〔13〕。
专利摘要
本实用新型属于测向仪器仪表领域，是一种能自动定向的方位测定装置。现有的方位测定装置本身必须与地坐标固定，不适于在游动性场合测量。本实用新型采用两个组合体，可同时测出牵连方位和相对方位，经过处理后得到绝对方位值。本实用新型可用于高空大气测量、海洋气流及海底水流等游动性场合测向，是气象、水文、地理等领域中较为理想的测向装置。
文档编号G01P13/02GK86202818SQ86202818
公开日1987年5月27日 申请日期1986年5月2日
发明者倪晓燕, 粱宪生 申请人:倪晓燕导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan