飞机磁罗盘校准仪制造技术

本实用新型专利技术属于测量仪表技术领域中的飞机磁罗盘校准仪，其由主要完成地磁、重力加速度信号的采集的传感器部件与主要完成磁方位的解算、显示和存储的手操器部件连部分构成，传感器部件与手操器部件之间通过无线数传或ＲＳ４２２总线进行数据交换。本实用新型专利技术有益效果：通过数字化的形式为飞机磁罗盘校准提供更为精确的磁北基准，解决机械摩擦、加工精度、读值误差、指针晃动的问题。同时在安装校准仪时不用再精确调整水平。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于测量仪表
，特别是对磁罗盘的校正设备，主要应用于航空、航天、测量、地质、采矿领域。
技术介绍
飞机磁罗盘的标定一直是飞机飞行仪表标定中最麻烦也是必不可少的一项工作，一般飞机的磁罗盘要求精度在1-1.5°之间，磁罗盘校准仪就提供磁方位基准，要求其精度在0.3°之内。原有的机械式校准仪采用最原始的指南针原理，使用一根磁化的指针架在一个宝石轴承上，感应地磁方向。这样的校准仪使用过程存在以下几个问题：1)机械式校准仪事实上就是一个指北针，利用最原始的方式找出磁北，存在机械摩擦、加工精度等一系列问题。2)机械式校准仪为刻度盘和指针指示方位值，而人的肉眼视觉差异造成的读值误差就在0.5°左右，大大降低了测量精度。3)机械式校准仪指针为宝石轴承支架结构，必须安装在水平范围内并存在指针晃动问题。4)如果飞机上安装使用的是数字罗盘，用机械式校准仪校验还是只能用人工核对误差的方法进行。目前国内还没有电子式专业磁航向基准设备，并且有可能应用到磁航向基准设备方面的磁测量技术主要是二轴、三轴磁阻式传感器配合微机械陀螺组成。其中磁阻式传感器的原理是利用具有各向异性磁阻的铁质材料(如透磁合金镍铁合金)熔制在硅片上，做成四个电阻并组成惠斯顿电桥结构，当外部施加一个偏磁场时，电桥输出Vout在线性区内与施加的磁场成正比，由此来测量磁场(可参考《各向异性磁阻传感器的-->原理及其应用》一文，《仪表技术与传感器》2004年08期)。磁阻式传感器的问题在于具有各向异性磁阻的材料在强磁场做用下会产生不可逆的磁化现象，从而使得传感器容易永久性损坏，不适合于机场、飞机上这种恶劣环境的使用。微机械陀螺的使用主要是为了给磁传感器提供水平基准，保证磁传感器测量的磁场强度可以得到修正，但微机械陀螺的误差很大，一般在1°左右，它给系统带来的误差往往大于0.5°(与纬度有关纬度越大，误差越大)，从而使测量精度大大降低。
技术实现思路
考虑到现行的飞机磁罗盘校准装置为机械式校准仪，采用最原始的指南针原理，存在机械摩擦、加工精度、读值误差、必须水平安装、指针晃动、无法自动校准飞机上的数字罗盘等问题，若能用三轴磁通门传感器和二轴加速度计并采用捷联磁航向算法，以数字的方式提供磁北方向基准就可以解决上述问题。因此本技术的第一目的，以数字化的形式为飞机磁罗盘校准提供更为精确的磁北基准，解决机械摩擦、加工精度、读值误差、指针晃动的问题。本技术的第二目的，用三轴磁通门传感器和二轴加速度计并采用捷联磁航向算法，解决现有飞机磁罗盘校准装置必须水平安装的问题。本技术的第三目的，以全数字化的形式提供磁北基准，为校准数字罗盘提供了可能性。技术方案：飞机磁罗盘校准仪，由主要完成地磁、重力加速度信号的采集的传感器部件与主要完成磁方位的解算、显示和存储的手操器部件连部分构成，传感器部件与手操器部件之间通过无线数传或RS422总线进行数据交换。传感器部件内部包含：一个三轴磁通门传感器、一个二轴加速度传感器、信号调理电路、多路采样电路、微处理器、无线数传模块、RS422总线转换电路、电池及电源管理电路；一个三轴磁通门传感器-->和一个二轴加速度传感器同时依次接入信号调理电路、多路采样电路、微处理器；微处理器同时通过无线数传模块或RS422总线与手操器部件进行数据交换。手操器部件内部包含：OLED宽温显示器、键盘、微处理器板。大容量存储器、无线数传模块、RS422总线转换电路、电池及电源管理电路，并且为扩充其它总线预留接口；其中的无线数传模块和RS422总线转换电路接受来自传感器部件的数字信号后通过手操器的微处理器实时计算出方位角送液晶显示器显示。本技术有益效果：通过数字化的形式为飞机磁罗盘校准提供更为精确的磁北基准，解决机械摩擦、加工精度、读值误差、指针晃动的问题。同时在安装校准仪时不用再精确调整水平。附图说明：图1是一示意图，说明自前的飞机罗盘校准仪器；图2是一电路方块图，说明本专利技术的原理结构。具体实施方式：如图2所示，本专利技术分为手操器和传感器两个部件，传感器部件主要完成地磁、重力加速度信号的采集，手操器部件主要完成磁方位的解算、显示和存储，两个部件间通过无线数传或RS422总线进行数据交换。传感器部件内部包含：一个三轴磁通门传感器、一个二轴加速度传感器、信号调理电路、多路采样电路、微处理器、无线数传模块、RS422总线转换电路、电池及电源管理电路。磁传感器在水平(航向)、左右倾斜(横滚)、前后倾斜(俯仰)三个轴向上敏感地球磁场，通过信号调理、采样电路转换为数字信号后由无线数传模块发送给手操器。因为传感器安装不可能完全水平，加二轴速度计也将敏感到的传感器与地球水平面的夹角，也通过信号调理、采样电路转换为数字信号后由无线数传模块发送给手操器。手操器部件内部包含：OLED宽温显示器、键盘、微处理器板、大容量存储器、无线数传模块、RS422总线转换电路、电池及电源管-->理电路，并且为扩充其它总线预留接口。手操器为磁传感器敏感到的地磁信号和加速度计敏感到的水平夹角信号建立一个三角函数，通过解算三角函数就可以解算出当前的磁方位(一般称为捷联算法)。由于推飞机是一个运动过程，磁信号和水平信号也在动态改变，通过建立的数学模型，手操器的CUP实时计算出方位角送液晶显示器显示。用户根据手操器显示值对比机上罗盘的显示值确定飞机罗盘的罗盘误差。本技术工作原理：三轴磁通门传感器敏感三个方向的地磁场，二轴加速度传感器敏感地球重力加速度方向，由于水平面与重力方向垂直，所以可以得到当前传感器与水平方向的三个方向的夹角分量。加速度传感器和磁传感器的信号非常微弱，需通过调理电路放大后进行A/D采样，转换成数字信号，然后通过RS422总线或无线数传模块向外发送。由于传感器不用完全水平放置，所以磁传感器感应的磁信号与水平面存在夹角。手操器通过无线数传模块或RS422总线接收到传感器发来的数据，利用加速度计测量出的夹角分量可对三轴的磁信号进行修正，计算出正确的水平磁场强度，进一步计算出磁方位。最后在OLED宽温显示器上显示出来，同时可计录在大容量存储器中。手操器上还预留有RS232、RS485等接口，为校准数字罗盘做出设计余量。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
飞机磁罗盘校准仪，其特征是由主要完成地磁、重力加速度信号的采集的传感器部件与主要完成磁方位的解算、显示和存储的手操器部件连部分构成，传感器部件与手操器部件之间通过无线数传或ＲＳ４２２总线进行数据交换。

【技术特征摘要】
1、飞机磁罗盘校准仪，其特征是由主要完成地磁、重力加速度信号的采集的传感器部件与主要完成磁方位的解算、显示和存储的手操器部件连部分构成，传感器部件与手操器部件之间通过无线数传或RS422总线进行数据交换。2、根据权利要求1所述的飞机磁罗盘校准仪，其特征是传感器部件内部包含：一个三轴磁通门传感器、一个二轴加速度传感器、信号调理电路、多路采样电路、微处理器、无线数传模块、RS422总线转换电路、电池及电源管理电路；一个三轴磁通门传感器和一个二轴加速度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明伟，谢春华，
申请(专利权)人：宝鸡市博远信航电子科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：61[中国|陕西]