[发明专利]航空重力测量长图记录装置

说明书

本发明涉及一种用于航空重力测量的智能长图记录装置，可广泛应用于测量、气象、环保、地震及工业部门的测量。

航空重力测量是以飞机为载体，以重力仪、GPS、测高仪及导航设备测定近地空间重力加速度的重力测量方法，它以快速、大面积、精确地测定地球重力场，为航天科学和远程武器的发射提供保障而受到广泛的关注，成为近年来国际上采集重力数据的强有力手段。

作为航空重力仪的终端，长图记录仪承担着将重力仪输出的模拟信号电压绘制为重力随时间变化的曲线之任务。目前，使用于航空重力测量的长图记录仪均为直流何服方式长图记录仪，采用的是将输入信号通过模拟器件放大，然后再驱动直流电机的工作方式，存在以下几个方面的问题：

(1)航空重力测量是以飞机为载体，机上仪器工作环境极为  恶劣，强烈的机振、高频电磁场及感应噪声干扰往往使长图记录仪无法正常工作，记录曲线出现变形、失真；    

(2)航空重力测量采集对象为缓变的微弱模拟电压信号，长图记录仪精度往往难以达到；

(3)由于航空重力测量是跨地区、大范围作业，输入信号电压经常会超出记录仪量程，出现记录数据丢失现象；(倘若事先将记录仪量程提高，则又会降低记录精度；)而长图  记录仪只能由人工手动切换量程，这在航空重力测量过程中是难以做到的；

(4)长图记录仪下具备实时显示记录数据功能，在快速、精确的航空重力测量作业时，无法将当前信息及时提供给测量人员作为参考依据；

(5)长图记录仪电源多为220V交流电压，且功耗较大，作业飞机往往难以提供：

(6)长图记录仪不具备数字接口，无法将采集的  数据实时输入到计算机中，以供其进行数字记录和事后计算处理。

本发明的目的针对上述存在的问题提供了一种航空重力测量长图记录装置，采用微机精确控制步进电机，带动绘图笔绘制记录曲线，结构简单，操作方便，记录精度高。

为解决上述任务，本发明采用以下技术方案：它由航空重力仪、分压、滤波、A/D转换器、译码开关、驱动、字符显示器、PIO并行接口、并行输出、中央处理器、存贮器、定时电路、切换、操作键盘、步进电机、绘图笔构成，其特征是分压A/D转换与译码开关、PIO并行接口相连，中央处理器的输出端与存贮器、定时电路相连，PIO并行接口的输出端与驱动、步进电路相连，PIO并行接口的输出端与切换、分压相连。分压的输出端与滤波的输入端相连，滤波的输出端与A/D转换器的输入端相连，译码开关与驱动、字符显示器相连，PIO并行接口的输出端与中央处理器、并行输出接口相连，另一个PIO并行接口与中央处理器以及切换电路、分压、驱动、步进电机、绘图笔相连，该并行接口的输入端与操作键盘相连，中央处理器的输出端与存贮器、定时电路相连。通过A/D转换器对航空重力仪输出的模拟信号电压进行量化，由微机根据信号电压幅度的大小自动进行量程转换，作精确数字显示，超量程闪烁显示报警；并作相应计算处理，使数字量变为步进电机的步数，经由并行接口输出串行脉冲序列驱动步进电机，使之带动绘图笔动作，根据数据的正负，增大或减小作相应运动，达到精确记录的目的。它能在航空重力测量的大噪声环境中采集微弱模拟信号，并具有良好的抗高频电磁场及感应噪声干扰以及自动定时画出时间标志的能力。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，操作方便，改变了传统记录仪将输入信号通过模拟器件放大，然后再驱动直流电机的工作方式，由微机精确控制步进电机带动绘图笔绘制记录曲线，记录精度高，其最高电压灵敏度可达10μV，改变了传统记录仪无法直观显示记录数据且只能通过人工手动进行量程转换的工作方式，可在正负200V的宽量程范围内根据输入信号电压幅度的大小自动进行量程转换；具有三位选择功能，可在A/D转换输出的五位数中任意选择前三位、中三位、后三位数据，在大测量范围内对缓变模拟信号电压作精确数字显示，绘制相应的记录曲线。还具有超量程闪烁显示报警，良好的抗高频电磁场及感应噪声干扰以及根据用户设置定时画出时间标志的能力，还可通过并行接口输出实时采集的电压数据供计算机进行数字记录，并具有较低的功耗，除使用220V交流电压外，还可用电池以及直流电源，易于与各种作业飞机配接，广泛应用于现场连续自动测量及无人值守台站测量。

图1为航空重力测量长图记录装置外形结构示意图。

图2为航空重力测量长图记录装置结构示意图。    

图3为图2中的中央处理器、存贮器、定时电路示意图。

图4为图2中的A/D转换器、译码开关、驱动、字符显示器、PIO并行接口电路的示意图。