專利名稱：一種數(shù)字海洋重力儀控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制裝置，尤其涉及海洋重力儀的控制裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于海洋重力場時(shí)空變化的監(jiān)測與研究，是地球重力學(xué)研究的重要的內(nèi)容。在海面利用海洋重力儀測量重力，至今仍為海洋重力學(xué)研究和海洋地球物理勘探不可缺少的手段。海面重力測量是在動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行的，由于海上測區(qū)大，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長，所以對(duì)海洋重力儀的掉格、儀器格值的穩(wěn)定性、電氣檢測部分的漂移和整機(jī)故障率均有很高的要求。海洋重力儀屬于高精密儀器，如德國阿斯卡尼亞公司生產(chǎn)的Gss-2海洋重力儀，這種儀器的機(jī)械探頭性能成熟穩(wěn)定，具有很高的使用價(jià)值，但其控制系統(tǒng)已無法滿足目前對(duì)海洋重力測量的需求，因此，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。中國專利公報(bào)公開了一種海洋重力儀控制系統(tǒng)，專利號(hào)99245495.6，該專利的探頭輸出的重力偏差信號(hào)采用一個(gè)由610L構(gòu)成的1000倍的模擬放大器，所使用的放大器采用非平衡方式，自整角機(jī)同步接收機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)的方式控制，AD數(shù)據(jù)采集采用插入微機(jī)內(nèi)插槽的12位AD轉(zhuǎn)換板，其不足之處在于，由610L構(gòu)成的1000倍的模擬放大器易受干擾，所以加上了時(shí)間常數(shù)很大的阻容濾波電路，結(jié)果使得整個(gè)閉環(huán)控制時(shí)間常數(shù)太大，對(duì)海上的重力測量產(chǎn)生了重力值在航船方向上的位置偏移；非平衡方式的放大器使得其對(duì)微伏級(jí)的信號(hào)處理抗干擾能力差；采用步進(jìn)電機(jī)的方式控制自整角機(jī)同步接收機(jī)，控制角誤差較大，定位困難；由于AD轉(zhuǎn)換板采用插入微機(jī)內(nèi)插槽，使得其離本體比較遠(yuǎn)，干擾較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種數(shù)字海洋重力儀控制裝置，該裝置采用24位AD轉(zhuǎn)換芯片直接處理重力偏差模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)采用數(shù)字濾波，同步接收機(jī)用數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器模塊控制，裝置與上位微機(jī)通訊采用RS232數(shù)字方式，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，精度高。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種數(shù)字海洋重力儀控制裝置由本體和控制裝置組成，本體輸出的重力偏差信號(hào)直接送到24位A/D轉(zhuǎn)換器，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字濾波和比例積分(PI)運(yùn)算，PI運(yùn)算結(jié)果經(jīng)單片機(jī)輸送數(shù)字信號(hào)給數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器輸出執(zhí)行信號(hào)給自整角機(jī)，自整角機(jī)調(diào)節(jié)海洋重力儀擺桿系統(tǒng)，完成整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)，同時(shí)參考電壓經(jīng)機(jī)械讀數(shù)計(jì)數(shù)器和讀數(shù)電位器輸出比例電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化后被單片機(jī)所采集，單片機(jī)通過RS232通訊接口與上位微機(jī)通訊。
本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，精度高。


圖1為Gss-2儀本體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為Gss-2儀改造后組成框圖。
其中M擺、G擺桿、m配重塊、0支點(diǎn)、S支點(diǎn)彈簧、S1上側(cè)彈簧、S2下測彈簧、V1、V2上下端光電池、L燈泡、R重力讀出電位器、E執(zhí)行電機(jī)、V合成輸出電壓、Vg下測彈簧位置電壓、PI積分運(yùn)算放大器、X重力顯示；20本體、30控制裝置、1重力變化信號(hào)、2擺桿機(jī)構(gòu)、3光電撿側(cè)電路、4機(jī)械讀數(shù)計(jì)數(shù)器與讀數(shù)電位器、5下測彈、6自整角機(jī)、7為24位多通道A/D轉(zhuǎn)換器、8數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器、9單片機(jī)、10為400Hz正弦波發(fā)生器、11 RS232通訊接口、12上位微機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明。
由圖1可知，當(dāng)擺M所受重力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與支點(diǎn)彈簧S的扭矩平衡時(shí)，擺桿G保持在水平位置。此時(shí)分別位于擺M上下兩端的光電池V1、V2，因接受燈泡L的照度相同，合成輸出電壓V為零，這便是重力僅的初始狀態(tài)，在擺M和支點(diǎn)0之間，還安置有上測彈簧S1和下測彈簧S2，S1和S2的伸長和壓縮均會(huì)產(chǎn)生作用于擺桿G的附加轉(zhuǎn)矩。S1由人工調(diào)節(jié)，用作調(diào)整重力儀的測程；S2由重力儀閉環(huán)執(zhí)行電機(jī)E調(diào)節(jié)，它的伸長或壓縮代表著重力變化量。執(zhí)行電機(jī)E在旋轉(zhuǎn)S2的同時(shí)，也旋轉(zhuǎn)重力讀出電位器R，R的中心軸頭位置則有不同的Vg(下測彈簧S2位置電壓)輸出。Vg乘上重力儀的格值系數(shù)則可得到重力變化。
由圖2可知，海洋重力儀由本體20和控制裝置30兩部分組成閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
本體20包含擺桿機(jī)構(gòu)2、光電檢測電路3、下測彈簧5、自整角機(jī)6、機(jī)械讀數(shù)計(jì)數(shù)器和讀數(shù)電位器4。
控制裝置30由24位多通道A/D轉(zhuǎn)換器7、數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器8、單片機(jī)9、400Hz正弦波發(fā)生器10、RS232通訊接口11、上位微機(jī)12組成。
重力變化信號(hào)1->擺桿機(jī)構(gòu)2->光電檢測電路3->24位多通道A/D轉(zhuǎn)換器7->單片機(jī)9->數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器8->自整角機(jī)6->下測彈簧5->擺桿機(jī)構(gòu)2；400Hz正弦波發(fā)生器10->自整角機(jī)6->機(jī)械讀數(shù)計(jì)數(shù)器和讀數(shù)電位器4->24位多通道A/D轉(zhuǎn)換器7->單片機(jī)9->RS232通訊接口11->上位微機(jī)12；400Hz正弦波發(fā)生器10->數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器8。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字海洋重力儀控制裝置，由本體(20)和控制裝置(30)組成，其特征在于，控制裝置(30)由24位多通道A/D轉(zhuǎn)換器(7)、數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器(8)、單片機(jī)(9)、400Hz正弦波發(fā)生器(10)、RS232通訊接口(11)、上位微機(jī)(12)組成，重力變化信號(hào)(1)->擺桿機(jī)構(gòu)(2)->光電檢測電路(3)->24位多通道A/D轉(zhuǎn)換器(7)->單片機(jī)(9)->數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器(8)->自整角機(jī)(6)->下測彈簧(5)->擺桿機(jī)構(gòu)(2)；400Hz正弦波發(fā)生器(10)->自整角機(jī)(6)->機(jī)械讀數(shù)計(jì)數(shù)器和讀數(shù)電位器(4)->24位多通道A/D轉(zhuǎn)換器(7)->單片機(jī)(9)->RS232通訊接口(11)->上位微機(jī)(12)；400Hz正弦波發(fā)生器(10)->數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字海洋重力儀控制裝置，該裝置由本體和控制裝置組成，本體輸出的重力偏差信號(hào)直接送到24位A/D轉(zhuǎn)換器，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字濾波和比例積分(PI)運(yùn)算，PI運(yùn)算結(jié)果經(jīng)單片機(jī)輸送數(shù)字信號(hào)給數(shù)字－自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字－自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器輸出執(zhí)行信號(hào)給自整角機(jī)，自整角機(jī)調(diào)節(jié)海洋重力儀擺桿系統(tǒng)，完成整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)，同時(shí)參考電壓經(jīng)機(jī)械讀數(shù)計(jì)數(shù)器和讀數(shù)電位器輸出比例電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化后被單片機(jī)所采集，單片機(jī)通過RS232通訊接口與上位微機(jī)通訊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，精度高。
文檔編號(hào)G01V7/00GK1512195SQ0215417
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者薛懷平, 杜耘 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院測量與地球物理研究所