[发明专利]一种基于GPS同步的航空超导全张量磁梯度测控装置

摘要

本发明公开了一种基于GPS同步的航空超导全张量磁梯度测控装置，其特征在于所述的装置位于悬吊与吊舱子系统中的吊舱内；航空超导全张量磁梯度测控装置由SQUID读出电路、数据采集与通讯组件、飞行位置与姿态信息记录组件、工作环境监测组件以及人机界面组件组成，并以数据采集与通讯组件为核心采用星型拓扑结构连接其它四个组件。本装置基于GPS授时功能通过数字锁相环生成的PPS倍频采样时钟对指定时间的特定信号重采样后，利用时间戳实现与GPS组合惯导给出的位置和姿态信息同步，从而通过姿态投影为反演奠定基础；并且所述装置特点是实现简单、可扩展性和可靠性高，非常适合在航空平台下应用。

主权项

一种基于GPS同步的航空超导全张量磁梯度测控装置，其特征在于所述的航空超导全张量磁梯度测控装置位于悬吊与吊舱子系统中的吊舱内；航空超导全张量磁梯度测控装置由SQUID读出电路、数据采集与通讯组件、飞行位置与姿态信息记录组件、工作环境监测组件以及人机界面组件组成，并以数据采集与通讯组件为核心采用星型拓扑结构连接其它四个组件；在实现全张量磁梯度组件全自动测控的基础上，通过与GPS组合惯导的位置和姿态信息同步为地质勘探提供反演数据，采用SQUID读出电路、数据采集与通讯组件、飞行位置与姿态信息记录组件、工作环境监测组件以及人机界面组件构建，通过时间戳与GPS组合惯导的位置和姿态信息同步后，可利用串口指令实现SQUID读出电路的智能调控，并可提供良好的电磁兼容性；①SQUID读出电路用于实现磁梯度及参考磁场到电量的转换；②数据采集与通讯组件则用于完成全张量及其它辅助信号的同步采集、存储和通讯；③飞行位置与姿态信息记录组件则用于记录超导全张量磁梯度组件的位置和姿态信息；④工作环境监测组件则用于提供全张量磁梯度测量系统的气压、温湿度、液氦液位以及供电电池状态；⑤人机界面组件则用于以人机对话的方式展现所有被测对象的信息；所述的SQUID读出电路采用磁通锁定环FLL用于实现磁梯度及参考磁场到电量的转换；所述的数据采集与通讯组件中增加了智能调控功能，加载标准的Test信号后，在采集SQUID FLL未锁定前Tune信号的基础上，首先通过RS485数字通讯控制接口大尺度地调节其offset工作参数，并观测其输出的极性变化，从极性变化相反的方向利用二分法调节Tune信号的偏置值趋于零伏附近；然后采用遍历方法在Tune信号不溢出的基础上依次调整bias和offset工作参数，记录其峰峰值的输出并查询最大值；最后调节offset工作参数使该值对应Tune信号的偏置值趋于零，并以此时的bias和offset值为对应SQUID的最佳工作参数，锁定FLL；则可依次按地址完成航空超导全张量磁梯度测控装置中9个通道SQUID工作参数的调整；所述的飞行位置与姿态信息记录组件采用带存储功能的GPS组合惯导，基于GPS时间授时功能通过数字锁相环生成的PPS倍频采样时钟对指定时间的特定信号重采样后，利用时间戳实现与GPS组合惯导给出的位置和姿态信息同步，从而通过姿态投影为反演奠定基础；所述装置，在同步采集SQUID Tune信号的基础上，结合二分和遍历算法通过串口指令快速实现SQUID读出电路的自动最优工作参数调整和锁定。