a-Sigma型ADCNI 9239A3相連;
[0037]c) ADXL203加速度計最小系統14的output端與高速示波器10的CHl端相連,而高速示波器10的CH2端則與函數發生器12與Set-Test相連,ADL203加速度計最小系統14的Set-Test端與函數發生器12相連;
[0038]d)高速示波器10中的CHl端與數字1模塊NI 94026中CH3端相連,高速示波器10中的CH2端則與數字1模塊NI 94026中的CHl和CH2相連。
[0039]測量接收PPS信號的數字1模塊NI 94026的時間延遲t4的硬件框圖如圖2所示。首先從數字1模塊NI 94026剩余的1 口中選擇兩個并設置為輸出端口 ;然后對圖1所示CompactR1開發平臺重新編程使其中一個數字1接口 CH2生成頻率為IKHz的方波信號,并連接至接收PPS信號的數字1 口 CHl和高速示波器10的一個通道CH2,而另一個則用于在接收PPS信號的數字1 口 CHl檢測到輸入的該方波信號后,輸出與其同極性同周期的方波信號至高速示波器10的另一個通道CHl ;最后通過高速示波器10測量這兩個方波的時間延遲,即可獲得兩倍于接收PPS信號數字1的延遲2xt4。
[0040]SAR型ADC模塊NI 922311也是標準C系列模塊,可工作在圖1中的CompactR1開發平臺中,并可按照輸入的外時鐘信號進行采樣,主要用于采集ADXL203加速度計最小系統14的模擬輸出,而測量SAR型ADC采樣延遲的硬件框圖如圖3所示。首先讓圖1所示CompactR1開發平臺中的數字1模塊NI94026接收函數發生器12通道CHl產生的采樣時鐘(1KHz的TTL方波),同時讓函數發生器12的另一通道CH2生成標準的零相位正弦波信號,并輸出到已安裝在CompactR1可重配置機箱NI CR1 91182槽位中的SAR型ADC模塊NI922311中,其頻率是100Hz,而且相位同步;然后利用CompactR1可重配置機箱NI CR191182背板中FPGA的計數功能在開始采集的I秒鐘后開始記錄2秒的采樣數據;隨后測量該采集數據的相位,即可經換算獲得SAR型ADC模塊NI 922311在采樣過程中的延遲t7。
[0041]ADXL203加速度計最小系統14是在MEMS芯片ADXL203及其配套器件的基礎上進行PCB布板后定制(PCB板需要加厚至1.6cm以上),并包含供電電池,其帶寬設置為10Hz。測量ADXL203加速度計最小系統14的響應延時t6的硬件框圖如圖4所示,它是利用MEMS加速度計的Self-Test功能以靜電力代替機械力驅動敏感元件進行直接測量。首先將穩定工作的ADXL203加速度計最小系統14的Self-Test端口通過同軸線連接至函數發生器12和高速示波器10的通道CH2,同時將其被測通道的輸出端口 Output連接至高速示波器的通道CHl ;然后在函數發生器12輸出TTL電平的IHz方波信號后,利用高速示波器10測量上述輸入輸出信號的時間延遲,即得ADXL203加速度計最小系統14的響應延遲時間t6。
[0042]對于Delta-Sigma 型 ADC NI 9239A 3 和 Delta-Sigma 型 ADC NI 9239B 4 單通道的過采樣延遲t2、CompactR1可重配置機箱NI CR1 91182進行重采樣后的時間延遲t3以及GPS組合慣導SPAN LCI 7中PPS信號與位置姿態信號的同步誤差t5,則可在ADXL203加速度計最小系統14響應延遲時間t6標定后通過單次試驗就測得它們的代數和,其測量硬件框圖如圖5所示。首先將ADXL203加速度計最小系統14和GPS組合慣導SPAN LCI7固定于標準的振動測試臺13上;然后將ADXL203加速度計最小系統14在Z軸方向的模擬輸出替代SQUID讀出電路9,并連接至與之適配的Delta-Sigma型ADC NI 9239A 3或Delta-Sigma型ADC NI 9239B 4中一個通道,而圖1所示原系統測控裝置的其他配置不變;隨后使用原程序對指定時間開始采集的標準振動測試臺13產生的Z軸方向正弦振動信號進行重采樣;最后將重采樣數據和GPS組合慣導SPAN LCI 7所測加速度數據經GPS時間戳同步后,測量兩者的相位差,經換算成時間信息后再減去ADXL203加速度計最小系統14的響應延遲時間t6,即為Delta-Sigma類型ADC的過采樣延遲t2、CompactR10可重配置機箱NI CR1 91182進行重采樣后的時間延遲t3以及GPS組合慣導SPAN LCI 7中PPS信號與位置姿態信號的同步誤差t5之代數和。
[0043]測量SQUID讀出電路9響應延遲的硬件框圖如圖6所示,它是利用SQUID讀出電路9自帶的Test功能來測量。首先在SQUID正常工作后,在其讀出電路9被測通道的Test端口加入函數發生器12產生的標準正弦波信號;然后將此輸入信號和SQUID讀出電路9被測通道的輸出信號一起連至高速示波器10,測量兩者的延遲時間,即可獲得SQUID讀出電路9的信號響應延遲tl。按照此方法可逐一標定SQUID讀出電路9所有通道的信號響應延遲。
[0044]如圖7所示,為單獨標定GPS組合慣導SPAN LCI 7中PPS信號與位置姿態信號的同步誤差t5,首先將定制的ADXL203加速度計最小系統14和GPS組合慣導SPAN LCI 7固定于標準的振動測試臺13上;然后將ADXL203加速度計最小系統14在Z軸方向的模擬輸出連接至在圖3所示CompactR1開發平臺中的SAR型ADC模塊NI 922311,而GPS組合慣導SPAN LCI 7則保持原樣連接對應的串口通訊模塊NI 98715和數字1模塊NI 94026 ;隨后使用數字鎖相環將PPS信號倍頻至GPS組合慣導的輸出頻率作為SAR型ADC模塊NI922311的采樣時鐘,并在指定的時間觸發采集標準的振動測試臺13產生的Z軸方向正弦振動信號,其頻率應為20Hz或以下;最后將ADXL203加速度計最小系統14和GPS組合慣導SPAN LCI 7所測振動信號經GPS時間戳同步后,測量兩者的相位差,經換算成時間信息后,由SAR型ADC模塊NI 922311的采樣延遲t7和ADXL203加速度計最小系統14的響應延遲時間t6的代數和減去該時間值,即得GPS組合慣導SPAN LCI 7中PPS信號與位置姿態信號的同步誤差t5。
[0045]至此,所有影響航空超導磁測量系統同步精度因素的延遲已被測出,然后將SQUID讀出電路的信號響應延遲tl、Delta-Sigma型ADC NI 9239A 3和Delta-Sigma型ADC NI9239B 4單通道的過采樣延遲t2、CompactR10可重配置機箱NI CR1 91182進行重采樣后的時間延遲t3、接收PPS信號的數字1模塊NI 94026的時間延遲t4以及GPS組合慣導SPAN LCI 7中PPS信號與位置姿態信號的同步誤差t5進行代數和運算即可獲得所測航空超導磁測量系統的同步精度,從而完成標定工作。
[0046]綜合所述,采用所述方法構建的裝置包括高速示波器10、函數發生器12、ADXL203加速度計最小系統14、SAR型ADC模塊NI 922311、標準的振動測試臺13以及圖1所示航空超導磁測量系統的測控裝置。
[0047]以上所述的具體實施例,對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應理解的是,以上所述僅為本發明的具體實施例而已,并不用于限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種航空超導磁測量系統同步精度的標定方法,其特征在于所述方法結合GPS組合慣導能直接測量加速度和角速度這一特點,在待評估的系統測控裝置中引入一模擬輸出的加速度傳感器及其配套組件;然后通過對比它們在同時測量同一正弦振動源所得的加速度數據獲取到相位延遲信息,再經換算即獲得與之對應的時間信息;最后再將標定后的SQUID讀出電路和引入加速度傳感器的延時與上述時間信息作代數和運算即可獲得所測系統的同步精度,從而完成相關的標定工作。
2.按權利要求1所述的標定方法,其特征在于首先利用CompactR1可重配置機箱NICR1 9118(2)背板上的FPGA對PPS信號數字鎖相生成的倍頻時鐘對原始測量信號進行重采樣,然后在接收到觸發采集的PPS信號時由串口讀取此時GPS的精確授時時間,從而以時間戳的方式實現GPS組合慣導SPAN LCI (7)飛行位置姿態數據與SQUID讀出電路(9)磁測量數據的同步;工作環境監測組件(8)用于測量航空超導磁測量系統的包括溫濕度、氣壓或液氦液位參數輔助量,并過RS485接口與串口通訊模塊NI 9871(5)適配;SQUID讀出電路(9)用于實現被測磁場到電量的轉換,采用標準的傳統磁通鎖定環工作模式,共8個通道,前4個通道為一組分別連接至Delta-Sigma型ADC NI 9239A(3)的四個通道,后4個通道為另一