DE1964569B2

DE1964569B2 - Magnetkompaßsystem

Info

Publication number: DE1964569B2
Application number: DE1964569A
Authority: DE
Inventors: Donald Henry Baker; Frank Henry Kallio
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1968-12-26
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1979-11-29
Also published as: US3678593A; SE359645B; DE1964569C3; GB1291597A; FR2027134A1; DE1964569A1; NL6919282A; BE743710A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetkompaßsystem mit einer Detektoreinrichtung, die eine Anzahl von Abgriffwicklungen aufweist, die auf die Richtung des Erdmagnetfeldes bezüglich dieser Abgriffwicklungen ansprechen und eine Anzahl von Wechselspannungssignalen liefern, die die jeweiligen Vektorkomponenten des Erdmagnetfeldes darstellen, und mit Demodulationseinrichtungen zur Lieferung von Gleichspannungssignalen in Abhängigkeit von den Wechselspannungssignalen, wobei die Gleichspannungssignale Nutzeinrichtungen und gleichzeitig über Verstärkereinrichtungen als Rückführsignale den Detektoreinrichtungen zugeführt werden, um ein dem zu messenden Erdmagnetfeld entgegengesetztes Magnetfeld zu erzeugen.

Das Ausgangssignal der Detektoreinrichtungen bekannter Magnetkompaßsysteme weist notwendigerweise einen hohen Gehalt an Harmonischen auf, was die direkte Demodulation der Signale der Detektoreinrichtung und die Erzielung genauer Ergebnisse erschwert. Außerdem sind die bei bekannten Magnetkompaßsystemen verwendeten Demodulatoren wegen der geringen Leistung und dem geringen Signal-/Rauschabstand der Signale üblicher Detektoreinrichtungen ungenau. Da die Detektoreinrichtungen in den meisten Fällen pendelnd aufgehängt sind, sind die Ausgangssignale dieser Detektoreinrichtungen Kurzzeitfehlern während Beschleunigungsflugzuständen unterworfen und Schwingungen der Flugzeugzelle führen zu unerwünschten Schwingungskomponenten im Ausgangssignal der Detektoreinrichtungen. Eine Kompensation des Kurzzeitfehlers wird dadurch erreicht, daß die Fehlausrichtung zwischen der Richtung des Erdmagnetfeldvektors am Ort des Detektors und der Richtung eines Kurskreisels bestimmt wird, wobei der Kurskreisel auf Langzeitbasis so präzediert wird, daß die Feh'iausrichtung beseitigt wird. Schwingungskomponenten in den Ausgangssignalen des Detektors müssen in dem Verstärker ausgefiltert werden, der das Steuersignal für

ίο die Präzessionsbewegung des Kurskreisels liefert Der ' Verstärker muß daher in vorbestimmter Weise ausgelegt werden. Weiterhin ist es in vielen Fällen erwünscht, Gleichstromsignale zu gewinnen, die die Komponenten des Erdmagnetfeldvektors beispielsweise in Form von Sinus- und Cosinus-Komponenten wiedergeben, damit nachfolgende elektronische Berechnungen bei der Weiterverarbeitung dieser Signale vereinfacht werden können. Die Umwandlung der Wechselstromausgangssignale der Detektoreinrichtung in Sinus- und Cosinus-Gleichstromsignale läßt sich bei in offener Schleife arbeitenden Systemen nicht genau und in einfacher Weise durchführen, und zwar in erster Linie wegen der notwendigerweise verzerrten Wellenform der von der Detektoreinrichtung gelieferten Wechselstromsignale.

Ein bekanntes Kreiselmagnetkompaßsystem der eingangs genannten Art (US-Patentschrift 25 99 124) verringert diese Probleme dadurch, daß die Ausgangssignde der Detektoreinrichtungen in Verstärkern verstärkt und in Gleichstromsignale umgewandelt werden, die einerseits Nutzeinrichtungen zugeführt werden und andererseits als Rückführungssignale zusätzlichen Wicklungen der Detektoreinrichtung derart zugeführt werden, daß das Erdmagnetfeld im wesentlichen kompensiert wird. Durch den Betrieb mit einem Nullabgleich werden Schwierigkeiten auf Grund des hohen Gehaltes an Harmonischen vermieden. Bei dem bekannten Magnetkompaßsystem sind jedoch zusätzliche Wicklungen auf der Detektoreinrichtung erforderlich. Weiterhin hängt der Strom durch diese zusätzlichen Wicklungen von deren Widerstand ab, der infolge von Herstellungstoleranzen und insbesondere auf Grund von Temperaturschwankungen am Einbauort der Detektoreinrichtungen großen Änderungen unterworfen sein kann. Änderungen des Stromes ergeben jedoch Fehler in der Kompensation, so daß eine exakte Aufhebung des Erdmagnetfeldes an den Detektoreinrichtungen nicht möglich ist. Eine direkte Verwendung der Abgriffwicklungen zur Zuführung eines Gleichstromes zur Kompensation oder Aufhebung des Erdma-

V) gnetfeldes ist nicht möglich, da diese durch die Ausgangsimpedanz der Verstärker zu stark belastet und bedämpft würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetkompaßsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bei einfach aufgebauter Detektoreinrichtung unabhängig von Herstellungstoleranzen und Umgebungseinflüssen wie Temperaturänderungen und dergleichen eine exakte Aufhebung des Erdmagnetfeldes an der Detektoreinrichtung möglich ist.

bo Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verstärkereinrichtungen durch spannungsgesteuerte Stromquellen mit praktisch unendlicher Impedanz gebildet sind und daß die Rückführsignale direkt den Abgriffwicklungen des Detektors zugeführt wer-

h5 den.

Bei dem erfindungsgemäßen Magnetkompaßsystem ist ein wesentlich einfacherer Aufbau der Detektoreinrichtung möglich, da die Rückführungssignale über die

spannungsgesteuerten Stromquellen direkt den Abgriffwicklungen zugeführt werden können, da diese durch diese Stromquellen nur unwesentlich belastet oder bedampft werden. Weiterhin führen Tsmperaturänderungen und dadurch bedingte Widerstandsänderungen der Abgriffwicklungen nicht zu Änderungen des dem Erdmagnetfeld entgegengesetzten Magnetfeldes, da der Rückführungsstrom unabhängig von der Impedanz oder dem Widerstand dieser Abgriffwicklungen konstant gehalten wird. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Detektoreinrichtung beispielsweise in einem Luftfahrzeug betrieben wird, wobei ein Betrieb über einen Temperaturbereich von —50" bis +200° C möglich sein muß. Schließlich können auch die Forderungen an die Herstellungstoleranzen wesentlich verringert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des Magnetkompaßsystems,

F i g. 2 die elektrische Schaltung einer dreischenkligen Magnetflußröhre, wobei der von der Magnetflußröhre gemessene Erdmagnetfeldvektor eingezeichnet ist,

F i g. 3 ein elektrisches Schaltbild einer dreischenkligen Magnetflußröhre, wobei der von der Magr.etflußröhre gemessene Erdmagnetfeldvektor und die Maßnahmen zu dessen Aufhebung bzw. Kompensation gezeigt sind,

Fig.4 ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des Magnetkompaßsystems.

Die in F i g. 1 gezeigte, insgesamt mit 10 bezeichnete Ausführungsform des Magnet-Kompaßsystems weist einen magnetischen Azimutdetektor oder eine Magnetflußröhre 11 auf, die mittels einer Erregerwicklung 12 aus einer 400 Hz-Bezugsspannungsquelle erregt wird. Die Flußröhre 11 weist drei in Y- oder Sternform geschaltete Abgriffwicklungen 13, 14 und 15 auf, die in einem gemeinsamen Punkt F miteinander verbunden sind. Die jeweils anderen Enden der Wicklungen 13,14 und 15 sind mit A, B bzw. C bezeichnet. Der Mittelanschluß F ist mit einem geeigneten Erd- oder Massepotential verbunden. Der Anschluß A ist über einen Blockkondensator 16 mit einer Eingangswicklung 20 eines Scottschen T-Übertragers 21 verbunden. Die Anschlüsse Sund Csind über entsprechende Blockkondensatoren 17 bzw. 18 mit den beiden Endanschlüssen einer zweiten Eingangswicklung 22 des Scottschen T-Übertragers 21 verbunden; eine Mittelanzapfung dieser zweiten Ausgangswicklung 22 ist mit dem anderen Ende der ersten Eingangswicklung 20 verbunden. Die Kosinus-Ausgangswicklung 23 des Scottschen T-Übertragers 21 ist über eine Pufferschaltung 24 und ein Bandpaßfilter 25 mit einem Demodulator 26 verbunden. Entsprechend ist die Sinus-Ausgangswicklung 27 des Scottschen T-Übertragers 21 über eine Pufferschaltung 28 und ein Bandpaßfilter 29 mit einem Demodulator 30 verbunden. Den Demodulatorschaltungen 26 und 30 wird über einen Frequenzverdoppler 39 das Signal der 400 Hz-Bezugsspannungsquelle zugeführt. Der Demodulator 26 liefert an seiner Ausgangsklemme Vc ein die Kosinus-KomDonente des resultierenden Magnetkursvektors wiedergebendes Gleichstromsignal an eine die Kompaßinformation verwertende Nutzeinrichtung 32. Diese Nutzeinrichtung 32 kann einen Richtkreisel, einen Nachführ- oder Servoverstärker für diesen sowie einen oder mehrere Kurszeiger bzw. Kurswiederholer aufweisen; derartige Apparaturen sind in der Kompaßtechnik allgemein bekannt und sind daher hier nicht im einzelnen gezeigt und beschrieben. In gleicher Weise liefert der Demodulator

ίο 30 an seiner Vs-Ausgangsklemme ein die Sinus-Komponente wiedergebendes Gleichstromsignal, das der Nutzeinrichtung 32 zugeführt wird.

Zur Erzielung einer geschlossenen Stromregelschleife 31 mit Kompensation zwischen den Rückführschleifen, sind die Ausgänge der Demodulatoren 26 und 30 über Widerstände 33 und 35 mit entsprechenden Operationsbzw. Funktionsverstärkern 36 und 37 verbunden; zwischen dem Demodulator 3O und dem Verstärker 36 liegt dabei ein Widerstand 34. Der Ausgang des Funktionsverstärkers ist mit seinem Eingang über einen Widerstand 40 verbunden und außerdem über einen Widerstand 41 im Sinne einer Rückführung mit dem Anschluß A der Magnetflußröhrenwicklung 13. Der Ausgang des Verstärkers 36 ist ferner über einen Widerstand 41 mit einem anderen eigenen Eingang, sowie über einen Widerstand 42 mit Masse verbunden. Entsprechend ist der Ausgang des Funktionsverstärkers 37 über einen Widerstand 43 mit seinem Eingang, und über einen Widerstand 44 im Sinne einer Rückführung mit dem Anschluß Cder Magnetflußröhrenwicklung 15 verbunden. Außerdem ist der Ausgang des Verstärkers 37 über einen Widerstand 44 mit einem weiteren eigenen Eingang, sowie über einen Widerstand 45 mit Masse verbunden. Die Strom-Servoregelung 31 wirkt als eine unendliche Impedanzquelle für die Magnetflußröhre 11.

Zum Verständnis der Wirkungsweise der Servoschleife zur automatischen Aufhebung oder Nullung des Erdmagnetfeldes in dem Magnetkompaßsystem 10 ist eine Erläuterung der Wirkungsweise der Magnetflußröhre 11 erforderlich, wie sie sich mit näheren Einzelheiten aus F i g. 2 ergibt Unter Bezugnahme auf F i g. 2 und die dort gezeigten Anschlüsse, ergibt sich für die Spannungen, wie sie normalerweise in einer Standard-Flußröhre definiert sind, das folgende:

I⁷RtT= K_R SI N 2.τ 400ί

y_AF = [KmHeCOSG][SIN 2η 800(]
V₁₁₁.- = [ KmHe COS ((-) - 120)] [SI N 2 .-r 800 f]
V_CF = [KmHeCOS(V+ 120)] [SIN2.-!80Or]
darin bedeuten:

5> Vref — Bezugsspannung, d. h. Erregungsspannung für

die Flußröhre;
V.\/r — Ausgangsspannung der Wicklung 13 der

Magnetflußröhre;

Vm- — Ausgangsspannung der Wicklung 14 der bo Magnetflußröhre;

Key — Ausgangsspannung der Wicklung 15 der

Magnetflußröhre;
I'e — ErdmagnetftU';
Θ — Winkel des Er Imagnetfeldvektors He;
b5 Km — eine Verstarkungskonstante, welche das Verhältnis der Ausgangswechselspannung der Magnetflußröhrt: zu dem magnetischen Gleichfeld fin Oersted) wiedergibt.

Der Einfachheit halber sind in den oben angegebenen Spannungsbezichungen die von der Magnetflußröhre 11 auch erzeugten Harmonischen nicht enthalten, da diese Harmonischen, wie oben erwähnt, bei dem Betrieb mit geschlosssener Regelschleife vernachlässigbar werden. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Spannungen Vaf, Vbf und Vcf ein Dreiphasensystem bilden und proportional dem Betrag und der Richtung des von der Magnetflußröhre 11 gemessenen magnetischen Gesamtgleichfelds der Erde sind.

Indem man durch eine Wicklung, beispielsweise die Wicklung 13 der Magnetflußröhre 11, in der in Fig.3 gezeigten Weise einen Gleichstrom Ia leitet, wird hierdurch ein entsprechendes magnetisches Gleichfeld Hia in der gleichen Richtung wie der Stromfluß erzeugt. Der Betrag oder die Feldstärke ist mit dem Betrag der Stromstärke durch den Faktor K\ verbunden, der im typischen Fall 0,167 Oersted pro mA beträgt. Wird Strom in zwei Wicklungen, beispielsweise die Wicklungen 13 und 15 der Magnetflußröhre 11, eingespeist, so setzt sich ein induziertes Feld Hi vektoriell mit dem Erdmagnetfeld He zu einem resultierenden Feld Hr zusammen. Die Ausgangsspannungen Vaf, Vbf und Vcf der Magnetflußröhre hängen daher von dem resultierenden Feld Wrab.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, dient der Scottsche T-Übertrager 21 zur Umwandlung der Dreiphasen-Darstellung in die bequemere Sinus-Kosinus-Darstellung. Die Ausgangsspannungen des Übertragers 21 in den Punkten D und E(in F i g. 1) sind dann

Hiy = HeCOS (■) + ^ HiV - HiV/

[KmHr COS Θ«] [SIN 2 η 800 f]

[KmHrSlH Θ«] [SIN 2 π 800 f]
darin bedeuten:

Hr — das resultierende Magnetfeld in der Magnetflußröhre;
Br — Winkel des resultierenden Feldes Hr.

Das resultierende Feld Hr wird durch das Erdmagnetfeld He und die Rückführströme Ia und Ic bestimmt. Wie in F i g. 3 angedeutet, induziert der Rückführstrom Ia ein Gieichfeld Hia, und entsprechend der Rückführstrom Ic ein Gleichfeld Hia Die X- und V-Komponenten des resultierenden Felds Hr erhält man, indem man He, Hia und W/cin Komponenten parallel und senkrecht zu der Wicklung 13 auflöst und diese addiert.

Für die Magnetfeldkomponenten gemäß Fig.3 ergeben sich dann folgende Beziehungen:

Hex = - HeSIN θ

Hey = He COS θ Hicx = Hie COS 30°
Hicy = Hic SI N 30°
Hiax = 0
Hiay = — Hia .

Durch Summation erhält man hieraus:

■·· Hrx = / ^ K₁ Ic - He SI N ft» und
Hry = Hi'COS ft» + K₁^ /c - /<Λ ;

darin bedeuten:

Hey Hiax
Hiay Hicx Hicy Hrx Hry

die A"-Komponente von He
die V-Komponente von He
die A"-Komponente von Hia
die K-Komponente von Hia
die .Y-Komponente von Hie
die K-Komponente von Hie
die -Y-Komponente von Hr
die K-Komponente von Hr

Dabei ist WrCOS obgleich Wry und WrSIN 0«gleich Hrx. Die Spannungen an den Punkten Dbzw. £in F i g. 1 betragen daher KmHrySW 2π 800 ( bzw. K/nWrxSIN2;r800i.

Wie oben anhand von F i g. 1 erläutert, werden die an den Schaltungspunkten D und E auftretenden Signale durch entsprechende Pufferschaltungen 24 und 28 sowie Bandpaßfilter 25 und 29 geleitet. Durch diese Schaltmit-

jo tel soll der Signal-Rauschabstand zur Erzielung einer genaueren Demodulation erhöht werden. Die Synchrondemodulatoren 26 und 30 mit Filtern entfernen die 800 Hz-Trägerfrequenz aus den Informationssignalen und erbringen eine Signalverstärkung. Das Vorwärts-Kosinus-Ausgangssignal Vc (»open loop cosine output signal Ve«) besitzt daher die Form Kz Km Hry, und entsprechend das Vorwärts-Sinus-Ausgangssignal Vs (»open loop sine output signal Vs«) besitzt die Form Ki Km Hrx, wobei K3 und Kt jeweils die Vorwärtsver-Stärkungsfaktoren der betreffenden Signalkanäle sind. Diese Spannungen Vc (Kosinusausgang) und Vs (Sinusausgang) werden entsprechenden Stromquellen 46 und 47 der Stromservoschaltung 31 zugeführt. Die Funktionsverstärker 36 und 37 erzeugen im normalen Betrieb solche Ausgangsgrößen, daß ihre jeweiligen entsprechenden Differential-Eingangsspannungen Null werden. In F i g. 1 ist diese Annahme zugrundegelegt. Unter der Voraussetzung, daß die Widerstände der Stromservoschaltung 31 die in F i g. 1 angegebenen Werte besitzen, lassen sich die Ströme /1, h und /3 leicht wie folgt bestimmen:

Vc-V₁

J, =

I
³ ~

V, =

Rb

Hrx = / - Hic - He SI N θ

K=-

Rb

R, =

7
\3RaR_FVA

V = -²
³

3R«

(17)

-2R_n.,.'

(7) Die in die Magnetflußröhre fließenden Servoströme ergeben sich dann zu:

la =

V₁

darin bedeuten:

Vc — Ausgangsspannung entsprechend dem Kosinus des Magnetkurses;

Vs — Ausgangsspannung entsprechend dem Sinus des Magnetkurses;

Rfva — Widerstand der Wicklung 13 der Magnetfluß- 15 röhre;

Rfvc — Widerstand der Wicklung 15 der Magnetflußröhre.

Durch Einsetzen der Ausdrücke für l_u I₂ und h aus den 20 Gleichungen (1), (2) und (3) in die Gleichungen für V₂ und V₄ erhält man:

lc =

Vy Rivr

Ve ~R~ä~

2 Vs \'3Ra

Vs

(18)

(19)

Es sei darauf hingewiesen, daß die Rückführströme la und /cnur von den Widerständen Ra, j/3~ Ra und^j/J Ra sowie den Spannungen Vc und Vs abhängen. Dies ist charakteristisch für eine spannungsgesteuerte Stromquelle.

Durch Einsetzen der Rückführströme Ia und /ein die Gleichungen für Hryund Hrx(F i g. 3) erhält man:

Ra

Zi _ _Kl _ .Ll (8) I'3 I 3 J

25

was sich vereinfachen läßt zu:

^{1 1}H ft Ra

= He COSC-)

■ ■■Hry = HeCOS Θ +

Vs 1''"3Ra

Vs Vc

— +

K₁Vc Ra

und

2R_B

]/3Ra

(9) (10)

Vs. (11)

30 Ra

- HeSIN (■).

Vc\ Ra) (20)

(21) (22)

35 Ferner ist, wie oben gezeigt wurde, für die Vorwärtszweige Vc gegeben zu K3 Km Hry und Vs gegeben zu Ka Km Hrx. Durch Einsetzen der Werte für Hryund Hrx erhält man hieraus:

Vc = K₃KmHeCOSO₊

40

Durch Einsetzen von Gleichung (9) in die Gleichung (4) und der Gleichung (11) in die Gleichung (5) erhält man die folgenden Ausdrücke für Vj und V3:

45

. +R_B L 1'3Ra

R₁R₈(^Vc₊Vs)
1/3Ra(R₁ + R_B)

-R₁ ((Ί Vc + Vs)

(23)

Für Stabilität muß K₃ negativ sein. Mit -K₅ = +K₃ erhält man somit:

Vc= - K₅KmHeCOSB- .(2A)

Ka

Löst man nun nach dem Ausdruck für Vc für den Fall der geschlossenen Regelschleife auf, so erhält man:

V₁ =

a-R₁(I + \[ϊ)

(12)

(13)

50 Vc= -

RaX₅XmHeCOSe Ra + K₅KmK₁

(25)

_v ₌ R₃V₃(I^R_{0 +} IR₁,) _ 2J?₃R_BVs ³ 1/IRa(R₃ + R₈) (R_B + R₃) |/3Ra

-2R₃Vs

Macht man K₅ sehr groß, so ist der Term Ra im Nenner vernachlässigbar. Als Grenzwert für unendlich große Verstärkung erhält man:

(26)

60 Entsprechend ergibt sich der Ausdruck für Vi für den Fall der geschlossenen Regelschleife zu:

V,=

|/3Rfl-2R₃

(15) Ka

Durch Verwendung der Gleichungen (6) und (7) für R₁ und R₃ erhält man für V₁ und V₂ 65

fva(

(16) Vs= -

Ra+K+KmK, '

(27)

(28)

Wenn Ka sehr groB wird, kann der Ausdruck für Vs wie folgt vereinfacht werden:

Vs= -

RaHe

SI N θ.

(29)

Aus den vorstehenden Gleichungen ist zu erkennen, daß die Ausführungsform nach F i g. 1 eine Strom-Servoschaltung aufweist, mittels welcher durch Summation von Stromquellen eine Sinus-Kosinus-Darstellung in eine Dreiphasen-Darstellung für Rückführzwecke an eine Magnetflußröhre rückgewandelt werden kann. Hierbei wird eine Schleife um eine Magnetflußröhre geschlossen, und zwar allgemein mit Polaritäten und Widerstandsauslegungen für zwei- oder dreischenklige Magnetflußröhren. Der größte Vorteil, der sich aus der Verwendung konstanter Stromquellen für die Signalrückführung zu der Magnetflußröhre ergibt, besteht darin daß diese Stromquellen keinen Nebenschluß für von anderweitigen Quellen in die Magnetflußröhre eingeführte Ströme darstellen können. Dies ergibt sich aus den Gleichungen (5) und (6), die klar erkennen lassen, daß la und Ic nur von Ra und Vc und Vs abhängen. Ein zweiter Vorteil, der sich durch die Verwendung von spannungsgesteuerten Stromquellen ergibt, besteht darin, daß die Ströme Ia und /emit Hilfe von Ra ohne Änderung der Belastung der Magnetflußrohre einstellbar sind. Vc und Vs können daher Spannungen sein, die mit den heute bekannten monolithischen integrierten Schaltungen in einfacher Weise gehandhabt werden können, ohne daß hierdurch die Nebenschlußbelastung der Magnetflußröhre verringert wird.

In F i g, 4 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Magnetkompaßsystems dargestellt; gleiche oder entsprechende Teile sind dabei mit denselben Bezugsziffern wie in F i g. 1 bezeichnet. Die Magnetflußröhre 11 des Magnetkompaßsystems ist mit ihren Anschlußklemmen A, Bund C über entsprechende Kondensatoren 16, 17 und 18 mit den entsprechenden Anschlüssen von im Stern geschalteten Eingangswicklungen 51, 52 und 53 eines Transolvers 54 mit arretiertem Rotor verbunden, der eine mit einem Demodulator 56 verbundene Kosinus-Ausgangswicklung 55 des Auflösers 54 ist und eine mit einem Demodulator 58 verbundene Sinus-Ausgangswicklung 57 aufweist Der Demodulator 56 ist über eine Filterschaltung 60 mit dem Funktionsverstärker 36 verbunden, dessen Kosinus-Gleichstromausgang mit der Nutzeinrichtung 32 verbunden ist Der Ausgang des Funktionsverstärkers 36 ist ferner über einen Widerstand 61 als Rückführung auch mit dem Anschluß A der Magnetflußröhre 11 verbunden. Entsprechend ist der Demodulator 5S über eine Filterschaltung 62 mit dem Funktionsverstärker 37 verbunden, dessen Sinus-Gleichstromausgang mit der Nutzeinrichtung 32 verbunden ist. Der Ausgang des Funktionsverstärkers 37 ist ferner auch über einen Widerstand 63 als Rückführung mit der Klemme A sowie über einen Widerstand 64 mit der Klemme Cder Magnetflußröhre verbunden.

Im folgenden wird die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beschrieben: Das von der Magnetflußröhre 11 gelieferte Wechselstromsignal wird durch den

ίο Transolver 54 in Sinus- und Kosinuskomponenten aufgelöst. Die Kondensatoren 16,17 und 18 blocken den Gleichstrom von dem Transolver 54 ab. Die Kosinuskomponente des Magnetflußröhrensignals wird in dem Demodulator 56 in eine Gleichstromgröße demoduliert, in der Filterschaltung 60 gefiltert und in dem Verstärker 36 verstärkt. Entsprechend wird die Sinus-Komponente in den Schaltungen 58, 62 und 37 demoduliert, gefiltert bzw. verstärkt. Das so erhaltene Gleichstromsignal im Ausgang des Verstärkers 36 wird über den Widerstand 61 in die Magnetflußröhre 11 zurückgeführt, während das Gleichstromsignal im Ausgang des Verstärkers 37 über die Widerstände 63 und 64 zu der Magnetflußröhre 11 rückgeführt wird, in welcher hierdurch dem Erdmagnetfeld entgegenwirkende Felder erzeugt werden. Sobald diese Felder das Erdmagnetfeld genau aufheben, werden sich beide Ausgangswicklungen 55 und 57 des Geber-Auflösers 54 auf Null befinden. Dieser Zustand ist erreicht, wenn die Ausgangsgrößen der Verstärker 36 und 37 proportional dem Kosinus bzw. Sinus des Kurses sind. Die Genauigkeit der Feldkompensation wird durch die Verstärkung der Verstärker 36 und 37 bestimmt, die außerordentlich hoch sind. Auch die Demodulatoren 56 und 58 arbeiten infolge der Nullabgleichmethode genau, da hierbei Harmonische weitgehend verringert werden und der Signal-Rauschabstand der Informationssignale verbessert wird. In F i g. 4 sind die Zeitkonstanten der beiden Kanäle der Servoschleife mittels der RiQ- und Ä₂C₂-Glieder der Filter 60 bzw. 62 einstellbar, und zwar zur Erzeugung von Ausgangssignalen, die eine Mitteilung über Oszillationen der Magnetflußröhre darstellen. Hierdurch wird eine Verringerung der Empfindlichkeit der Nachführung infolge periodischer Sättigung des (nicht gezeigten) Nachführverstärkers vermieden, wie

er in herkömmlichen Kompaßsystemen verwendet wird. In der Vergangenheit wurde bisher die Ausfilterung der Magnetflußröhren-Oszillationen im Nachführverstärker vorgenommen, was unerwünscht sein kann.

Es sei betont, daß die vorliegende Erfindung ebenso

so auf zweischenklige wie auf dreischenklige Magnetflußröhren anwendbar ist, sowie auf Meßfühler für das Gesamterdfeld der in der US-Patentschrift 32 76 273 der Anmelderin beschriebenen Art.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetkompaßsystem mit einer Detektoreinrichtung, die eine Anzahl von Abgriffwicklungen aufweist, die auf die Richtung des Erdmagnetfeldes bezüglich dieser Abgriffwicklungen ansprechen und eine Anzahl von Wechselspannungssignalen liefern, die die jeweiligen Vektorkomponenten des Erdmagentfeldes darstellen, und mit Dernodulationseinrichtungen zur Lieferung von Gleichspannungssignalen in Abhängigkeit von den Wechselspannungssignalen, wobei die Gleichspannungssignale Nutzeinrichtungen und gleichzeitig über Verstärkereinrichtungen als Rückführsignale den Detektoreinrichtungen zugeführt werden, um ein dem zu messenden Erdmagnetfeld entgegengesetztes Magnetfeld zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtungen durch spannungsgesteuerte Stromquellen (36, 37) mit praktisch unendlicher impedanz gebildet sind und daß die Rückführsignale direkt den Abgriffwicklungen (13, 14,15) des Detektors zugeführt werden.

2. Magnetkompaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtungen erste und zweite Kanäle zur Rückführung erster und zweiter Gleichstromsignale an die Abgriffwicklungen (13,14,15) einschließen.

3. Magnetkompaßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtungen Kompensationseinrichtungen (34) zur Erzeugung eines festgelegten Verhältnisses zwischen den ersten und zweiten Gleichstromsignalen zur Aufhebung der Differenzpegel in den Gleichspannungssignalen einschließen.