專利名稱:自動定向的方位測定裝置的制作方法
本實用新型屬于測向儀器儀表領(lǐng)域，是一種能自動定向的方位測定裝置。
隨著科學(xué)的發(fā)展和人民生活的需要，經(jīng)常要對流體(如水流、氣流)進行測向和對一些運動目標(biāo)進行方位測定，因此，測向裝置正在發(fā)展。但目前的測向裝置在適用范圍和結(jié)構(gòu)上還存在一定限制，通常的測向裝置(圖1)結(jié)構(gòu)是由外殼〔2〕、被測部件〔5〕(如風(fēng)向標(biāo)、水流標(biāo)等)、軸〔1〕、碼盤〔3〕、發(fā)光部件〔10〕、碼檢測部件〔4〕組成，工作時將外殼相對于地座標(biāo)進行固定，被測部件、碼盤和軸相連，當(dāng)被測部件的方位發(fā)生變化時，碼盤的方位也隨之改變，因為碼檢測部件是和外殼相連的，所以由碼檢測部件測得的方位值即為被測部件對地座標(biāo)的絕對方位值〔φ〕。缺點在于測向時裝置本身必須按預(yù)先規(guī)定的方位與地座標(biāo)固定，在一些游動性場合(如高空、深海下)裝置本身不能固定的情況下就無法進行測量。
本實用新型的目的在于提供一種在游動性場合下對流體和目標(biāo)進行自動測向的裝置。
本實用新型可分為測向裝置和信號處理兩部分。
在測向裝置部分(圖2)采用兩個方位輸出，其中一個稱為牽連方位〔φb〕，另一個稱為相對方位〔φa〕，與之相適應(yīng)在結(jié)構(gòu)上也分為兩個部分。第一部分由軸〔1〕、被測部件〔5〕、碼盤〔3〕三者的組合體和發(fā)光部件〔10〕、碼檢測部件〔4〕所組成，第二部分由軸〔6〕、磁體〔9〕、碼盤〔8〕這三者的組合體和發(fā)光部件〔11〕、碼檢測部件〔7〕所組成，這兩部分可安裝在同一外殼〔2〕中，也可分別置于同一運動體(如船、汽車等)上的兩個部位，只要在測量中該兩部分之間不發(fā)生相對位移和轉(zhuǎn)動即可。
信號處理部分(圖4)由放大器〔14〕，碼制轉(zhuǎn)換器〔15〕、加法器〔16〕、比較器〔17〕等組成，由比較器輸出的信號可送至計算機〔18〕內(nèi)進行處理，并由顯示器〔19〕和打印機輸出進行監(jiān)測。該部分可置于測向裝置一起，也可單獨放置。
本實用新型的工作原理在于在外磁場(通常是地磁場)作用下，磁體〔9〕總是與外磁場保持著一定的方位，由于碼盤〔8〕是通過軸〔6〕與磁體〔9〕相連的，所以碼盤〔8〕也始終與外磁場保持某個相對方位。當(dāng)外殼〔2〕發(fā)生轉(zhuǎn)動時，碼檢測部件〔7〕就檢測出外殼〔2〕對磁體〔9〕的方位偏差值即牽連方位〔φb〕。在流體的作用下，使被測部件〔5〕相對于外殼〔2〕也產(chǎn)生一個方位偏差值即相對方位〔φa〕。將牽連方位〔φb〕和相對方位〔φa〕求和，即可得到所要求的絕對方位〔φ〕，即φ＝φa＋φb因為碼盤〔3〕、〔8〕的編碼范圍均為0到360°，所以當(dāng)〔φ〕值超過或等于360°時，應(yīng)將〔φ〕值減去360°才為實際值，因此〔φ〕值可用下式表示
碼盤〔3〕、〔8〕分別采用格雷碼編排，采用照相制版在碼盤上形成圖形。發(fā)光部件〔10〕、〔11〕發(fā)出的光信號通過碼盤〔3〕、〔8〕分別被碼檢測部件〔4〕〔7〕接收，分成兩路輸出。因為輸出信號即牽連方位〔φb〕，相對方位〔φa〕較弱，因此，兩路信號進入放大器〔14〕進行整形放大，然后將信號送入碼制轉(zhuǎn)換器〔15〕，把格雷碼轉(zhuǎn)換成適用于計算機處理的二進制碼，再將這兩路信號送入加法器〔16〕內(nèi)進行加法處理及求和邏輯運算，輸出值為絕對方位〔φ〕，為使觀測值為一小于360°方位的值，再將絕對方位〔φ〕送入比較器〔17〕比較，然后送入計算機處理，最后由各種顯示器和打印機輸出進行觀測。
根據(jù)需要，可將碼盤編排適當(dāng)，使顯示方位值做到進一步細(xì)分。如果將碼盤換成磁碼盤，則相應(yīng)的碼檢測部件也更換成磁敏元件。為避免磁屏蔽，外殼應(yīng)選用非磁性材料制成，并可按需要制成各種形狀。軸承〔12〕、〔13〕是為使軸〔1〕〔6〕在外殼〔2〕中運轉(zhuǎn)自如，減小摩擦系數(shù)。
本實用新型應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挘瑴y量精度高，可用于高空大氣測量、海洋氣流及海底水流的測量，在軍事中用于自動定向測量，對運動的目標(biāo)測量及本實用新型本身處于運動狀態(tài)下的測向等。在本實用新型上安裝信號發(fā)射機，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙測，成為軍事、氣象、水文、地理等領(lǐng)域中較為理想的測向裝置。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的測向裝置示意圖。
圖2是本實用新型的測向裝置示意圖。
圖3是本實用新型的測向裝置中的碼盤圖形照片。
圖4是本實用新型的信號處理部分框圖。
實施例(以風(fēng)向測量裝置為例)采用鋁作為外殼材料，將測向裝置和信號處理部分都裝在同一殼體內(nèi)。將被測部件〔5〕即風(fēng)向標(biāo)緊固在軸〔1〕的上端，同時將碼盤〔3〕也緊固在軸〔1〕的中部，軸〔1〕與外殼〔2〕之間采用滾珠軸承聯(lián)結(jié)，當(dāng)風(fēng)吹來時，風(fēng)向標(biāo)箭頭自動指向風(fēng)吹來的方向，由碼檢測部件〔4〕檢測出相對方位〔φa〕。在外殼〔2〕的下部，碼盤〔8〕和磁體〔9〕緊固在軸〔6〕上，軸〔6〕的兩端都采用寶石軸承與外殼〔2〕聯(lián)結(jié)。發(fā)光部件〔10〕、〔11〕采用7只發(fā)光二極管作為光源，碼檢測部件〔4〕、〔7〕采用7只光敏二極管接收信號。碼盤〔3〕〔8〕均采用在有機玻璃上照相制版成格雷碼的圖形，并做成園盤狀，其園中心固定在軸〔1〕、〔6〕上。
在本實用新型的底部裝有信號處理部分，將放大器〔14a〕〔14b〕碼制轉(zhuǎn)換器〔15a〕、〔15b〕，加法器〔16〕，比較器〔17〕都分裝在2塊印刷電路板上，采用CMOS器件作為電路的主要邏輯部件、功耗小，抗干擾能力強，采用電源低。在比較器〔17〕的輸出部分裝有接口，以便使輸出絕對方位值〔φ〕傳遞給計算機〔18〕處理，并在顯示器〔19〕上顯示。
權(quán)利要求
1.一種自動定向的方位測定裝置，由測向裝置和信號處理部分組成，其特征在于測向裝置中含有兩個測定方向的組合體，其中被測部件[5]、軸[1]、碼盤[3]組合為一體，由碼檢測部件[4]輸出相對方位[Φa]；碼檢測部件[7]、軸[6]、碼盤[8]組合為一體，由碼檢測部件[7]輸出牽連方位[Φb]。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方位測定裝置，其特征在于兩個測定方向的組合體可安裝在同一外殼內(nèi)或分裝在同一運動體上的兩個不同的部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的方位測定裝置，其特征在于軸〔6〕兩端與外殼連結(jié)處裝有寶石軸承〔13〕。
專利摘要
本實用新型屬于測向儀器儀表領(lǐng)域，是一種能自動定向的方位測定裝置?，F(xiàn)有的方位測定裝置本身必須與地坐標(biāo)固定，不適于在游動性場合測量。本實用新型采用兩個組合體，可同時測出牽連方位和相對方位，經(jīng)過處理后得到絕對方位值。本實用新型可用于高空大氣測量、海洋氣流及海底水流等游動性場合測向，是氣象、水文、地理等領(lǐng)域中較為理想的測向裝置。
文檔編號G01P13/02GK86202818SQ86202818
公開日1987年5月27日 申請日期1986年5月2日
發(fā)明者倪曉燕, 粱憲生 申請人:倪曉燕導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan