專利名稱：飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測量儀表技術(shù)領(lǐng)域，特別是對磁羅盤的校正設(shè) 備，主要應(yīng)用于航空、航天、測量、地質(zhì)、采礦領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
飛機(jī)磁羅盤的標(biāo)定一直是飛機(jī)飛行儀表標(biāo)定中最麻煩也是必不
可少的一項工作， 一般飛機(jī)的磁羅盤要求精度在1—1.5e之間,，磁羅 盤校準(zhǔn)儀就提供磁方位基準(zhǔn)，要求其精度在0.3。之內(nèi)。原有的機(jī)械 式校準(zhǔn)儀采用最原始的指南針原理,使用一根磁化的指針架在一個寶 石軸承上，感應(yīng)地磁方向。
這樣的校準(zhǔn)儀使用過程存在以下幾個問題
1) 機(jī)械式校準(zhǔn)儀事實(shí)上就是一個指北針，利用最原始的方式找 出磁北，存在機(jī)械摩擦、加工精度等一系列問題。
2) 機(jī)械式校準(zhǔn)儀為刻度盤和指針指示方位值，而人的肉眼視覺 差異造成的讀值誤差就在0. 5°左右，大大降低了測量精度。
3) 機(jī)械式校準(zhǔn)儀指針為寶石軸承支架結(jié)構(gòu)，必須安裝在水平范 圍內(nèi)并存在指針晃動問題。
4) 如果飛機(jī)上安裝使用的是數(shù)字羅盤，用機(jī)械式校準(zhǔn)儀校驗還 是只能用人工核對誤差的方法進(jìn)行。
目前國內(nèi)還沒有電子式專業(yè)磁航向基準(zhǔn)設(shè)備，并且有可能應(yīng)用到 磁航向基準(zhǔn)設(shè)備方面的磁測量技術(shù)主要是二軸、三軸磁阻式傳感器配 合微機(jī)械陀螺組成。
其中磁阻式傳感器的原理是利用具有各向異性磁阻的鐵質(zhì)材料 (如透磁合金鎳鐵合金)熔制在硅片上，做成四個電阻并組成惠斯頓電
橋結(jié)構(gòu)，當(dāng)外部施加一個偏磁場時，電橋輸出vout在線性區(qū)內(nèi)與述; 加的磁場成正比，由此來測量磁場(可參考《各向異性磁阻傳感器的原理及其應(yīng)用》 一文，《儀表技術(shù)與傳感器》2004年08期)。
磁阻式傳感器的問題在于具有各向異性磁阻的材料在強(qiáng)磁場做
用下會產(chǎn)生不可逆的磁化現(xiàn)象，從而使得傳感器容易永久性損壞，不
適合于機(jī)場、飛機(jī)上這種惡劣環(huán)境的使用。
微機(jī)械陀螺的使用主要是為了給磁傳感器提供水平基準(zhǔn)，保證磁
傳感器測量的磁場強(qiáng)度可以得到修正，但微機(jī)械陀螺的誤差很大，一
般在1°左右，它給系統(tǒng)帶來的誤差往往大于G. 5° (與緯度有關(guān)，
煒度越大，誤差越大)，從而使測量精度大大降低。 發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)行的飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)裝置為機(jī)械式校準(zhǔn)儀，采用最原始 的指南針原理，存在機(jī)械摩擦、加工精度、讀值誤差、必須水平安裝、 指針晃動、無法自動校準(zhǔn)飛機(jī)上的數(shù)字羅盤等問題，若能用三軸磁通 門傳感器和二軸加速度計并采用捷聯(lián)磁航向算法，以數(shù)字的方式提供 磁北方向基準(zhǔn)就可以解決上述問題。
因此本實(shí)用新型的第一目的，以數(shù)字化的形式為飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn) 提供更為精確的磁北基準(zhǔn)，解決機(jī)械摩擦、加工精度、讀但.誤L指 針晃動的問題。
本實(shí)用新型的第二目的，用三軸磁通門傳感器和二軸加速度計并 采用捷聯(lián)磁航向算法，解決現(xiàn)有飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)裝置必須水平安裝的
本實(shí)用新型的第三目的，以全數(shù)字化的形式提供磁北基準(zhǔn)，為校 準(zhǔn)數(shù)字羅盤提供了可能性。
技術(shù)方案飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)儀，由主要完成地磁、重力加速度信 號的采集的傳感器部件與主要完成磁方位的解算、顯示和存儲的手操 器部件連部分構(gòu)成，傳感器部件與手操器部件之間通過無線數(shù)傳或 RS422總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
傳感器部件內(nèi)部包含 一個三軸磁通門傳感器、 一個二軸加速度 傳感器、信號調(diào)理電路、多路采樣電路、微處理器、無線數(shù)傳模塊、 RS422總線轉(zhuǎn)換電路、電池及電源管理電路； 一個三軸磁通門傳感器和一個二軸加速度傳感器同時依次接入信號調(diào)理電路、多路采樣電
路、微處理器；微處理器同時通過無線數(shù)傳模塊或RS422總線與手操 器部件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
手操器部件內(nèi)部包含0LED寬溫顯示器、鍵盤、微處理器板. 大容量存儲器、無線數(shù)傳模塊、RS422總線轉(zhuǎn)換電路、電池及電源管 理電路，并且為擴(kuò)充其它總線預(yù)留接口；其中的無線數(shù)傳模塊和 RS422總線轉(zhuǎn)換電路接受來自傳感器部件的數(shù)字信號后通過手操器 的微處理器實(shí)時計算出方位角送液晶顯示器顯示。
本實(shí)用新型有益效果:通過數(shù)字化的形式為飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)提供 更為精確的磁北基準(zhǔn)，解決機(jī)械摩擦、加工精度、讀值誤差、指針晃 動的問題。同時在安裝校準(zhǔn)儀時不用再精確調(diào)整水平。


圖l是一示意圖，說明自前的飛機(jī)羅盤校準(zhǔn)儀器； 圖2是一電路方塊圖，說明本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本發(fā)明分為手操器和傳感器兩個部件，傳感器部件 主要完成地磁、重力加速度信號的采集，手操器部件主要完成磁方位 的解算、顯示和存儲，兩個部件間通過無線數(shù)傳或RS422總線進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換。
傳感器部件內(nèi)部包含 一個三軸磁通門傳感器、 一個二軸加速度 傳感器、信號調(diào)理電路、多路采樣電路、微處理器、無線數(shù)傳模塊、 RS422總線轉(zhuǎn)換電路、電池及電源管理電路。磁傳感器在水平(航向), 左右傾斜(橫滾)、前后傾斜(俯仰)三個軸向上敏感地球磁場，通 過信號調(diào)理、采樣電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由無線數(shù)傳模塊發(fā)送給手操 器。因為傳感器安裝不可能完全水平，加二軸速度計也將敏感到的傳 感器與地球水平面的夾角，也通過信號調(diào)理、采樣電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號后由無線數(shù)傳模塊發(fā)送給手操器。
手操器部件內(nèi)部包含0LED寬溫顯示器、鍵盤、微處理器板、 大容量存儲器、無線數(shù)傳模塊、RS422總線轉(zhuǎn)換電路、電池及電源管理電路，并且為擴(kuò)充其它總線預(yù)留接口。手操器為磁傳感器敏感到的 地磁信號和加速度計敏感到的水平夾角信號建立一個三角函數(shù)，通過 解算三角函數(shù)就可以解算出當(dāng)前的磁方位(一般稱為捷聯(lián)算法)。由 于推飛機(jī)是一個運(yùn)動過程，磁信號和水平信號也在動態(tài)改變，通過建
立的數(shù)學(xué)模型，手操器的CUP實(shí)時計算出方位角送液晶顯示器顯示。
用戶根據(jù)手操器顯示值對比機(jī)上羅盤的顯示值確定飛機(jī)羅盤的羅盤 誤差。
本實(shí)用新型工作原理三軸磁通門傳感器敏感三個方向的地磁 場，二軸加速度傳感器敏感地球重力加速度方向，由于水平面與重力 方向垂直,所以可以得到當(dāng)前傳感器與水平方向的三個方向的夾角分 量。加速度傳感器和磁傳感器的信號非常微弱，需通過調(diào)理電路放大 后進(jìn)行A/D采樣，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后通過RS422總線或無線數(shù)傳
模塊向外發(fā)送。
由于傳感器不用完全水平放置，所以磁傳感器感應(yīng)的磁信號與水 平面存在夾角。手操器通過無線數(shù)傳模塊或RS422總線接收到傳感器 發(fā)來的數(shù)據(jù)，利用加速度計測量出的夾角分量可對三軸的磁信號進(jìn)行 修正，計算出正確的水平磁場強(qiáng)度，進(jìn)一步計算出磁方位。最后在 0LED寬溫顯示器上顯示出來，同時可計錄在大容量存儲器中。手澡 器上還預(yù)留有RS232、 RS485等接口，為校準(zhǔn)數(shù)字羅盤做出設(shè)計余量。
權(quán)利要求1、飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)儀，其特征是由主要完成地磁、重力加速度信號的采集的傳感器部件與主要完成磁方位的解算、顯示和存儲的手操器部件連部分構(gòu)成，傳感器部件與手操器部件之間通過無線數(shù)傳或RS422總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)儀，其特征是傳感器 部件內(nèi)部包含 一個三軸磁通門傳感器、 一個二軸加速度傳感器、信 號調(diào)理電路、多路采樣電路、微處理器、無線數(shù)傳模塊、RS422總線 轉(zhuǎn)換電路、電池及電源管理電路； 一個三軸磁通門傳感器和一個二軸 加速度傳感器同時依次接入信號調(diào)理電路、多路采樣電路、微處理器; 微處理器同時通過無線數(shù)傳模塊或RS422總線與手操器部件進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)儀，其特征是手操器 部件內(nèi)部包含0LED寬溫顯示器、鍵盤、微處理器板、大容量存儲 器、無線數(shù)傳模塊、RS422總線轉(zhuǎn)換電路、電池及電源管理電路，并 且為擴(kuò)充其它總線預(yù)留接口；其中的無線數(shù)傳模塊和RS422總線轉(zhuǎn)換 電路接受來自傳感器部件的數(shù)字信號后通過手操器的微處理器實(shí)時 計算出方位角送液晶顯示器顯示。
專利摘要本實(shí)用新型屬于測量儀表技術(shù)領(lǐng)域中的飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)儀，其由主要完成地磁、重力加速度信號的采集的傳感器部件與主要完成磁方位的解算、顯示和存儲的手操器部件連部分構(gòu)成，傳感器部件與手操器部件之間通過無線數(shù)傳或RS422總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。本實(shí)用新型有益效果通過數(shù)字化的形式為飛機(jī)磁羅盤校準(zhǔn)提供更為精確的磁北基準(zhǔn)，解決機(jī)械摩擦、加工精度、讀值誤差、指針晃動的問題。同時在安裝校準(zhǔn)儀時不用再精確調(diào)整水平。
文檔編號G01C17/00GK201242443SQ20082002983
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者劉明偉, 謝春華 申請人:寶雞市博遠(yuǎn)信航電子科技有限責(zé)任公司