一种航空超导磁测量系统同步精度的标定方法及装置的制造方法_3

文档序号:8527648阅读:来源:国知局
a-Sigma型ADCNI 9239A3相连;
[0037]c) ADXL203加速度计最小系统14的output端与高速示波器10的CHl端相连,而高速示波器10的CH2端则与函数发生器12与Set-Test相连,ADL203加速度计最小系统14的Set-Test端与函数发生器12相连;
[0038]d)高速示波器10中的CHl端与数字1模块NI 94026中CH3端相连,高速示波器10中的CH2端则与数字1模块NI 94026中的CHl和CH2相连。
[0039]测量接收PPS信号的数字1模块NI 94026的时间延迟t4的硬件框图如图2所示。首先从数字1模块NI 94026剩余的1 口中选择两个并设置为输出端口 ;然后对图1所示CompactR1开发平台重新编程使其中一个数字1接口 CH2生成频率为IKHz的方波信号,并连接至接收PPS信号的数字1 口 CHl和高速示波器10的一个通道CH2,而另一个则用于在接收PPS信号的数字1 口 CHl检测到输入的该方波信号后,输出与其同极性同周期的方波信号至高速示波器10的另一个通道CHl ;最后通过高速示波器10测量这两个方波的时间延迟,即可获得两倍于接收PPS信号数字1的延迟2xt4。
[0040]SAR型ADC模块NI 922311也是标准C系列模块,可工作在图1中的CompactR1开发平台中,并可按照输入的外时钟信号进行采样,主要用于采集ADXL203加速度计最小系统14的模拟输出,而测量SAR型ADC采样延迟的硬件框图如图3所示。首先让图1所示CompactR1开发平台中的数字1模块NI94026接收函数发生器12通道CHl产生的采样时钟(1KHz的TTL方波),同时让函数发生器12的另一通道CH2生成标准的零相位正弦波信号,并输出到已安装在CompactR1可重配置机箱NI CR1 91182槽位中的SAR型ADC模块NI922311中,其频率是100Hz,而且相位同步;然后利用CompactR1可重配置机箱NI CR191182背板中FPGA的计数功能在开始采集的I秒钟后开始记录2秒的采样数据;随后测量该采集数据的相位,即可经换算获得SAR型ADC模块NI 922311在采样过程中的延迟t7。
[0041]ADXL203加速度计最小系统14是在MEMS芯片ADXL203及其配套器件的基础上进行PCB布板后定制(PCB板需要加厚至1.6cm以上),并包含供电电池,其带宽设置为10Hz。测量ADXL203加速度计最小系统14的响应延时t6的硬件框图如图4所示,它是利用MEMS加速度计的Self-Test功能以静电力代替机械力驱动敏感元件进行直接测量。首先将稳定工作的ADXL203加速度计最小系统14的Self-Test端口通过同轴线连接至函数发生器12和高速示波器10的通道CH2,同时将其被测通道的输出端口 Output连接至高速示波器的通道CHl ;然后在函数发生器12输出TTL电平的IHz方波信号后,利用高速示波器10测量上述输入输出信号的时间延迟,即得ADXL203加速度计最小系统14的响应延迟时间t6。
[0042]对于Delta-Sigma 型 ADC NI 9239A 3 和 Delta-Sigma 型 ADC NI 9239B 4 单通道的过采样延迟t2、CompactR1可重配置机箱NI CR1 91182进行重采样后的时间延迟t3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,则可在ADXL203加速度计最小系统14响应延迟时间t6标定后通过单次试验就测得它们的代数和,其测量硬件框图如图5所示。首先将ADXL203加速度计最小系统14和GPS组合惯导SPAN LCI7固定于标准的振动测试台13上;然后将ADXL203加速度计最小系统14在Z轴方向的模拟输出替代SQUID读出电路9,并连接至与之适配的Delta-Sigma型ADC NI 9239A 3或Delta-Sigma型ADC NI 9239B 4中一个通道,而图1所示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13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SPAN LCI 7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ADXL203加速度计最小系统14的响应延迟时间t6,即为Delta-Sigma类型ADC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之代数和。
[0043]测量SQUID读出电路9响应延迟的硬件框图如图6所示,它是利用SQUID读出电路9自带的Test功能来测量。首先在SQUID正常工作后,在其读出电路9被测通道的Test端口加入函数发生器12产生的标准正弦波信号;然后将此输入信号和SQUID读出电路9被测通道的输出信号一起连至高速示波器10,测量两者的延迟时间,即可获得SQUID读出电路9的信号响应延迟tl。按照此方法可逐一标定SQUID读出电路9所有通道的信号响应延迟。
[0044]如图7所示,为单独标定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,首先将定制的ADXL203加速度计最小系统14和GPS组合惯导SPAN LCI 7固定于标准的振动测试台13上;然后将ADXL203加速度计最小系统14在Z轴方向的模拟输出连接至在图3所示CompactR1开发平台中的SAR型ADC模块NI 922311,而GPS组合惯导SPAN LCI 7则保持原样连接对应的串口通讯模块NI 98715和数字1模块NI 94026 ;随后使用数字锁相环将PPS信号倍频至GPS组合惯导的输出频率作为SAR型ADC模块NI922311的采样时钟,并在指定的时间触发采集标准的振动测试台13产生的Z轴方向正弦振动信号,其频率应为20Hz或以下;最后将ADXL203加速度计最小系统14和GPS组合惯导SPAN LCI 7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模块NI 922311的采样延迟t7和ADXL203加速度计最小系统14的响应延迟时间t6的代数和减去该时间值,即得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。
[0045]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tl、Delta-Sigma型ADC NI 9239A 3和Delta-Sigma型ADC NI9239B 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。
[0046]综合所述,采用所述方法构建的装置包括高速示波器10、函数发生器12、ADXL203加速度计最小系统14、SAR型ADC模块NI 922311、标准的振动测试台13以及图1所示航空超导磁测量系统的测控装置。
[0047]以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种航空超导磁测量系统同步精度的标定方法,其特征在于所述方法结合GPS组合惯导能直接测量加速度和角速度这一特点,在待评估的系统测控装置中引入一模拟输出的加速度传感器及其配套组件;然后通过对比它们在同时测量同一正弦振动源所得的加速度数据获取到相位延迟信息,再经换算即获得与之对应的时间信息;最后再将标定后的SQUID读出电路和引入加速度传感器的延时与上述时间信息作代数和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。
2.按权利要求1所述的标定方法,其特征在于首先利用CompactR1可重配置机箱NICR1 9118(2)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包括温湿度、气压或液氦液位参数辅助量,并过RS485接口与串口通讯模块NI 9871(5)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
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