组合惯导的输出频率作为SAR型ADC的采样时钟，并在指定的时间触发采集标准振动测试台在Z轴方向产生的正弦振动信号，其频率应为SAR型ADC采样频率的1/10以下；最后将MEMS加速度计和GPS组合惯导所测振动信号经GPS时间戳同步后，测量两者的相位差经换算成时间信息后，由SAR型ADC的采样延迟和加速度计的响应延迟时间的代数和减去该时间值，即得GPS组合惯导中PPS信号与位置姿态信号的同步误差。
[0016]对于Delta-Sigma类型ADC的过米样延迟、重米样后的时间延迟和GPS组合惯导中PPS信号与位置姿态信号的同步误差，则可在加速度计的响应延迟时间标定后通过单次试验就测得它们的代数和。首先将定制的MEMS加速度计最小系统和GPS组合惯导固定于标准的振动测试台上；然后将加速度计最小系统在Z轴方向的模拟输出替代SQUID读出电路，连接至与之适配的Delta-Sigma类型ADC，而原系统测控装置的其他配置不变；随后使用原程序对指定时间开始采集的标准振动测试台产生的Z轴方向正弦振动信号进行重采样；最后将重采样数据和GPS组合惯导所测加速度数据经GPS时间戳同步后，测量两者的相位差，经换算成时间信息后再减去加速度计的响应延迟时间，即为Delta-Sigma类型ADC的过采样延迟、重采样后的时间延迟以及GPS组合惯导中PPS信号与位置姿态信号的同步误差之代数和。
[0017]关于SQUID读出电路的信号响应延迟，则可利用其自带的Test功能来测量。首先在SQUID正常工作后，在其读出电路的Test端口加入函数发生器产生的标准正弦波信号；然后将此输入信号和SQUID读出电路的输出信号一起连至高速示波器，测量两者的延迟时间，即可获得SQUID读出电路的信号响应延迟。按照此方法可逐一标定SQUID读出电路所有通道的信号响应延迟。此外，在磁屏蔽环境中测量，该方法效果更佳。
[0018]至此，所有影响航空超导磁测量系统同步精度因素的延迟已被测出，然后将SQUID读出电路的信号响应延迟、Delta-Sigma类型ADC的过采样延迟、重采样后的时间延迟、接收PPS信号的数字1信号延迟以及GPS组合惯导中PPS信号与位置姿态信号的同步误差进行代数和运算即可获得所测航空超导磁测量系统的同步精度，从而完成标定工作。
[0019]综上所述，利用GPS组合惯导可直接测量加速度或角速度的特点，通过将系统中的SQUID读出电路替换为模拟输出的加速度传感器，在标定加速度传感器和SQUID读出电路的信号响应延迟、Delta-Sigma类型ADC的过采样延迟、重采样后的时间延迟、接收PPS信号的数字1信号延迟以及GPS组合惯导中PPS信号与位置姿态信号的同步误差后，通过代数运算计算出系统的同步精度。
[0020]采用高速示波器、函数发生器、模拟输出的加速度计、SAR型高速ADC、标准的振动测试台以及被测系统的测控装置构建，通过模拟输出的加速度计和GPS组合惯导在标准的振动测试台上同时测量同一方向的振动信号，然后基于加速度计相位测量间接标定系统的同步精度
[0021]本发明的有益效果是，本发明提出航空超导磁测量系统同步精度标定方法并完成装置搭建的同时，不但能提供真正意义上的百纳秒级同步测量精度，而且还能很方便地在原有系统测控装置的基础上快速搭建所述标定装置。此外，按本发明所述方法构建的所述装置，实现简单，成本低廉，可操作性强，对成功研制航空超导磁测量系统意义重大。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0023]图1是航空超导磁测量系统核心测控装置的框图。
[0024]图2是测量接收PPS信号数字1时间延迟的框图。
[0025]图3是测量SAR型ADC采样延迟的框图。
[0026]图4是测量MEMS加速度计响应延迟的框图。
[0027]图5是测量Delta-Sigma类型ADC的过采样延迟、重采样后的时间延迟和PPS信号与位置姿态信号同步误差的框图。
[0028]图6是测量SQUID读出电路响应延迟的框图。
[0029]图7是测量PPS信号与位置姿态信号同步误差的框图。
[0030]图中1.CompactR1 控制器 NI CR1 9025，2.CompactR1 可重配置机箱 NI CR19118，3.Delta-Sigma 型 ADC NI 9239A，4.Delta-Sigma 型 ADC NI 9239Β，5.串口通讯模块NI 9871,6.数字1模块NI 9402，7.GPS组合惯导SPAN LCI, 8.工作环境监测组件，9.SQUID读出电路，10.高速示波器，11.SAR型ADC模块NI 9223，12.函数发生器，13.标准的振动测试台，14.ADXL203加速度计最小系统。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明的目的、具体方案和优点更加清晰，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0032]本发明所涉及的航空超导磁测量系统核心测控装置主要由CompactR1控制器NICR1 90251、CompactR1 可重配置机箱 NI CR1 91182、Delta-Sigma 型 ADC NI 9239A 3、Delta-Sigma 型 ADC NI 9239B 4、串口通讯模块 NI 98715、数字 1 模块 NI 94026、GPS 组合惯导SPAN LCI 7、工作环境监测组件8以及SQUID读出电路9组成，其硬件框图如图1所示。其中 Delta-Sigma 型 ADC NI9239A 3、DeIta-Sigma 型 ADC NI 9239B 4、串口通讯模块NI 98715以及数字1模块NI 94026均是Nat1nal Instruments公司的C系列模块，需要插入CompactR1可重配置机箱NI CR1 91182对应的槽位中，并与CompactR1控制器NICR1 90251 —起构成完整的CompactR1开发平台后才能正常工作；GPS组合惯导SPAN LCI7用于获取超导磁测量组件的飞行位置与姿态信息，其输出的秒脉冲信号PPS通过同轴线与数字1模块NI 94026的一个端口连接，而其输出授时时间、位置姿态等信息的接口则与串口通讯模块NI 98715的一个RS422端口连接，在系统正常工作时，首先利用CompactR1可重配置机箱NI CR1 91182背板上的FPGA对PPS信号数字锁相生成的倍频时钟对原始测量信号进行重采样，然后在接收到触发采集的PPS信号时由串口读取此时GPS的精确授时时间，从而以时间戳的方式实现GPS组合惯导SPAN LCI 7飞行位置姿态数据与SQUID读出电路9磁测量数据的同步；工作环境监测组件8用于测量航空超导磁测量系统的辅助量，包括温湿度、气压、液氦液位等参数，并过RS485接口与串口通讯模块NI 98715适配；SQUID读出电路9用于实现被测磁场到电量的转换，采用标准的传统磁通锁定环工作模式，共8个通道，前4个通道为一组分别连接至Delta-Sigma型ADC NI 9239A 3的四个通道，后4个通道为另一组分别连接至Delta-Sigma型ADC NI 9239B 4的四个通道，并通过与串口通讯模块NI 98715的剩余RS485接口中一个适配以实现控制。
[0033]从上述航空超导磁测量系统核心测控装置的工作原理，可知影响航空超导磁测量系统同步精度的因素包括:SQUID读出电路9的信号响应延迟tl、Delta-Sigma型ADC NI9239A 3和Delta-Sigma型ADC NI 9239B 4单通道的过采样延迟t2、CompactR10可重配置机箱NI CR1 91182进行重采样后的时间延迟t3、接收PPS信号的数字1模块NI 94026的时间延迟t4以及GPS组合惯导SPAN LCI 7中PPS信号与位置姿态信号的同步误差t5。
[0034]本发明实现航空超导磁测量系统同步精度标定的方法是结合GPS组合惯导SPANLCI 7能直接测量加速度这一特点，在如图1所示的测控装置中引入ADXL203加速度计最小系统14以及与其配套的SAR型ADC模块NI 922311、函数发生器12、标准的振动测试台13 ；然后通过对比它们在同时测量同一标准振动测试台13产生的振动信号所得的加速度数据可获取到相位延迟信息，再经换算即可获得与之对应的时间信息；最后再将利用高速示波器10和函数发生器12标定后的SQUID读出电路9的响应延迟tl与引入ADXL203加速度计最小系统14的延时t6和上述时间信息做代数运算即可获得所测系统的同步精度，从而完成相关的标定工作。
[0035]其中a)函数发生器12中CHl与数字1模块NI 94026相连，函数发生器12CH2与SAR型ADC模块NI 922311相连；
[0036]b) GPS组合惯导SPANLCI 7和ADXL203加速度计最小系统14插入标准测试台13Z方向的对应槽中，且ADXL203加速度计最小系统14另一端与Delt