DE3408137C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen der Größe des erdmagnetischen Feldes, und insbes. auf eine Einrichtung zum fortlaufenden Orientieren eines Magnetometers in der Weise, daß die Größe eines lokalen erdmagnetischen Feldes mit maximaler Magnetometerempfindlichkeit gemessen werden kann, sowie auf eine Einrichtung zum Positionieren eines optischen Magnetometers.

In den letzten Jahren sind die optisch angeregten Magnetome­ ter in erheblichem Umfang als Meßvorrichtungen für magneti­ sche Federn verwendet worden, die eine außerordentlich genaue Messung des Erdfeldes (in der Größenordnung von einem Teil pro Million oder besser) ermöglichen. Diese Geräte verwenden quantenmechanische Effekte, um eine Ausgangsfrequenz zu erzeugen, die auf die Größe des lokalen Magnetfeldes an­ spricht. Die Prinzipien der Arbeitsweise und die Einzelheiten der Konstruktion sind an sich bekannt, ein solches Gerät weist ein Verdampfungsmittel, üblicherweise Cäsium auf, durch das ein Lichtstrahl (als "Pumpstrahl" bekannt), welcher die optische Achse des Magnetometers festlegt, übertragen wird.

Ein charakteristisches Merkmal des optisch angeregten Magnetometers mit Einzelzelle besteht darin, daß die Genau­ igkeit, mit der die Größe des erdmagnetischen Feldes festge­ stellt werden kann, eine Funktion der Winkelorientierung des Gerätes in bezug auf das lokale Magnetfeld ist. Im allgemei­ nen wird eine optimale Meßgenauigkeit erzielt, wenn die optische Achse der Einrichtung um 45° gegenüber dem lokalen Magnetfeld vektororientiert ist. Somit besteht der Ort der optimalen Anzeige für ein solches Gerät aus einem Konus mit einem Halbwnkel von 45°, der um die optische Achse des Magnetometers zentriert ist. Die Ausrichtung des lokalen Magnetfeldvektors mit irgendeinem Element dieses Konus erfüllt die optimale Anzeigebedingung für das Gerät.

Beim Abbilden des erdmagnetischen Feldes und bei vielen anderen Anwendungsfällen ist das Magnetometer mit einer sich bewegenden Plattform, z. B. einem Flugzeug, verbunden, das einen bestimmten Bereich nach einem vorgegebenen Schema durchquert bzw. durchfliegt. Somit muß das Magnetometer fortlaufend während des gesamten Abbildungsvorganges neu orientiert werden, um einen Ausgang gleichförmiger Empfind­ lichkeit und Genauigkeit zu erzielen. Es sind zahllose Versuche gemacht worden, um dieses Orientierungsproblem zu lösen. Im einen Fall werden sechs getrennte Magnetometer längs dreier Achsen angeordnet, die ihrerseits so angeordnet sind, daß der Gesamtfeldvektor sich im Winkel in bezug auf die Achsen bewegt. Auf diese Weise verläuft der Meßvorgang nacheinander von Paar zu Paar längs der Achsen, wodurch der Feldvektor eine tolerierbare, obgleich nicht optimale Winkelbeziehung mit mindestens einem Zellenpaar dauernd aufrechterhält. Dies ergibt eine im wesentlichen in allen Richtungen verlaufende Achse der Empfindlichkeit. Eine solche Konfiguration macht zwar eine Magnetometerorientierung nicht mehr erforderlich, verursacht jedoch hohe Kosten bei der Herstellung und Wartung, bedingt durch den sechsfachen Geräteaufwand für die vielen Einzelbestandteile des Systems.

Bestimmte Orientierungssysteme verwenden kardanische Einrich­ tungen mit im wesentlichen zwei Systemen. Bei einem System wird ein ausgewählter Strahl des vorerwähnten Konus des Magnetometers in einer annähernd optimalen Orientierung in bezug auf das lokale Magnetfeld durch Drehen der Kardanringe von Hand aufrechterhalten. Das erneute Einstellen des Magnetometers verdreht ihn um die Achse. Ein derartiges Orientierungssystem ist im Betrieb durch verhältnismäßig steife Kabel behindert, die normalerweise dem Magnetometer zugeordnet sind, und die die Anwendung von erheblichen Drehkräften erforderlich machen, damit eine solche Verdrehung des Magnetometers erzielt wird. Bei einem anderen System wird ein dreiachsiger Kardanring durch einen Servomechanismus mit geschlossener Schleife angetrieben, der die Richtung der Magnetfelder der Erde dadurch feststellt, daß die Einflüsse eines zusätzlichen, zyklisch veränderten Magnetfeldes analysiert werden. Der Servomechanismus orientiert den entsprechenden Kardanring und hält eine Ausrichtung der optischen Achse längs der Feldrichtung aufrecht. Eine solche Einrichtung ergibt Messungen hoher Genauigkeit, ist jedoch mit hohen Kosten verbunden, hat ein großes Gewicht und ist sperrig, wobei die Kosten dieses Orientierungssystems um eine Größenordnung höher liegen als die des Magnetometers, das davon aufgenommen wird.

Aus der US-PS 25 55 209 ist eine Einrichtung zum Messen der Größe magnetischer Felder bekannt, die ein Magnetometer, eine dieses aufnehmende Plattform, eine das Magnetometer mit der Plattform verbindende und die orthogonalen Rotationsachsen des Magnetometers bildende Vorrichtung sowie eine das Magnetometer in einer magnetischen meridionalen Ebene kippenden Vorrichtung aufweist. Hierbei wird der Detektor dadurch orientiert, daß eine nullsuchende anzeigende und orientierende Servoeinrichtung verwendet wird, um eine kardanisch aufgehängte Plattform in einer Ebene im rechten Winkel zum Magnetfeldvektor aufrecht zu erhalten. Der Detektor ist hierbei in bezug auf die vertikale Achse der orientierenden Abstützung extern angeordnet und bewegt sich über ein großes Raumvolumen, was zu einer Verdrehung des elektrischen Leiters zwischen Sensor und Verstärker führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum kontinu­ ierlichen Orientieren eines Magnetometers in der Weise zu schaffen, daß die Größe eines lokalen Magnetfeldes mit maximaler Empfindlichkeit trotz Änderungen im Steuerkurs des das Magnetometer aufnehmenden Fahrzeuges in bezug auf die magnetische Meridionalebene gemessen werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 7 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird erreicht, daß ein Magnetometer laufend so orientiert wird, daß die Größe eines lokalen Magnetfeldes mit maximaler Empfindlichkeit gemessen werden kann, auch wenn der Steuerkurs des das Magnetometer aufnehmenden Fahrzeuges sich gegenüber der magnetischen Meridionalebene ändert. Der innere und der äußere Kardanring rotieren nicht zusammen mit der Führung, wenn diese Führung gedreht wird, um die optische Achse des Magnetometers in der magnetischen Meridionalebene zu halten; vielmehr passen sich diese Kardanringe der neuen Orientierung des Magnetometers an, indem eine Schwenkkippbewegung um die zwei orthogonalen Achsen zugelassen wird.

Das richtige Ausmaß des Kippens der optischen Achse des Magnetometers wird in Übereinstimmung mit der bekannten Eigenart des zu untersuchenden Magnetfeldes, und der richtige Kippwert durch Einstellung der Position des Endes des Magnetometers innerhalb des Schlitzes erzielt. Die optimale Beziehung zwischen optischer Achse und lokalem Magnetfeld wird auf einfache Weise dadurch aufrechterhalten, daß während Änderungen des Steuerkurses die Führung in Drehung versetzt wird, ohne daß das Magnetometer um seine optische Achse gedreht wird, so daß der Schlitz der Führung in der magneti­ schen Meridionalebene verbleibt. Damit ist sichergestellt, daß ein Element des Konus optimaler Anzeige des Magnetometers im richtigen Neigungswinkel in der magnetischen Meridional­ ebene während der gesamten Steuerkursänderungen liegt und so sichergestellt ist, daß eine gleichförmige optimale Ablesung der Magnetfeldstärke während der gesamten Beobachtung erhalten wird. Das Fehlen jeglichen Verdrehens der optischen Achse und des Kabels, das durch Kopplung eines zweiachsigen Kardansystems mit einem drehbaren, halbkreisförmigen Füh­ rungsschlitz erzielt wird, unterstützt die Homogenität und die Einfachheit des Betriebes des Systems und verhindert eine Anhäufung von Winkeleinstellungen in der horizontalen Ebene, die sonst während einer Folge und Flugzeugmanövern auftreten können.

Während im Falle der vorgenannten US-PS 25 55 209 der Detektor in bezug auf die kardanische Aufhängung extern befestigt ist, weist die Kardanaufhängung nach der Erfindung einen Innenring zum Festlegen des Magnetometers in bezug auf seine optische Achse im rechten Winkel zur Ebene des Ringes sowie einen Außenring auf, der schwenkbar in Eingriff mit der Plattform steht, damit eine Änderung der Orientierung des Sensors ermöglicht wird, um die gewünschte Ausrichtung des Sensors mit dem Magnetfeld beizubehalten, ohne daß eine Verdrehwirkung des Sensors erforderlich ist.

Um das Magnetometer während auftretender Änderungen des Steuerkurses eines Trägerfahrzeuges fortlaufend neu ein­ zustellen, damit es in der magnetischen Meridionalebene in einem vorbestimmten Kippwinkel gehalten wird, wird eine Neueinstellung ohne Verdrehbewegung des Sensors gegenüber der ebenen Plattform vorgenommen. Dies schließt die Führung zur Festlegung eines Endes des Magnetometers in einem vorgewähl­ ten Kippwinkel sowie Vorkehrungen ein, um die Führung so zu drehen, daß ein Element des Konus optimaler Anzeige des Magnetometers stets mit dem Magnetfeldvektor zusammenfällt.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich­ nung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optisch angeregten Magnetometers, wie es im Falle vorliegender Erfindung verwendet wird, wobei der charakteristische Konuswinkel der Meßempfindlichkeit dargestellt ist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Einrichtung innerhalb des Gesamtsystems zum Orientieren eines Magnetometers nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Positionier­ vorrichtung des Systems zur Orientierung eines Magnetome­ ters.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines optisch angeregeten Magnetometers 10, das so gegenüber dem lokalen Magnetfeldvektor H orientiert ist, daß eine maximale Magnetometerempfindlichkeit gegenüber der Größe des Feldes erzielt wird.

Der Feldvektor H liegt in der magnetischen Meridionalebene 11, die durch den Vektor H und die lokale Vertikale V definiert ist. Eine maximale Meßempfindlichkeit wird erzielt, wenn der Winkel zwischen der optischen Achse 12 des Magnetometers 10 und dem H-Vektor in der Ebene 13 einen Wert von 45° hat. Um eine solche Winkeltrennung zu erreichen, ist das Magnetometer 10 gegenüber der Horizontalen um einen Winkel γ + a geneigt, wobei γ die Neigung bzw. Inklination des Feldvektors gegenüber der Horizon­ talen ist und α einen Wert von 45° hat. Durch Subtraktion von 90° wird das Komplement des Winkel (γ + α) erhalten, der der Neigungs- oder Kippwinkel bzw. die "Nutation" zwischen der Detektorachse und der lokalen Vertikalen ist, welcher dem Winkel optimaler Anzeige entspricht. Dieser Winkel ergibt sich in Fig. 1 als der Kippwinkel der Detektorachse 12. Der Ausdruck "Inklination" bezeichnet den Winkel zur Horizonta­ len, der Ausdruck "Kippen" den Winkel zur Vertikalen. Für Inklinationswin­ kel des Feldvektors, die kleiner als 45° zur Horizontalen sind, gilt die Geometrie des zweiten Vektors in Fig. 1, H ₂. Somit ergibt sich, daß Kippwinkel der Detektorachse 12 nie den Wert von 45° überschreiten, um eine optimale Orientierung unabhängig von dem Inklinationswinkel zu erhalten.

Das Magnetometer kann vom Typ VIW2321G3 der Firma Varian Associates sein. Ein derartiges Gerät ergibt eine ausreichend hohe magnetische Abbildungsgenauigkeit innerhalb des Konuswinkels α = 45 + β, wobei β einen Wert von 5° hat. Ferner ergibt sich aus Magnetometertestmessungen, daß die Änderung des Konuswinkels bis zu β = ±8 ½° betragen kann. Mit einer solchen zulässigen Änderung des Konuswinkels kann ein das Magnetometer 10 aufnehmendes Fahrzeug oder Flugzeug mit Winkeln von etwas mehr als 5° bei geringem oder gar keinem Verlust an Genauigkeit der Magnetfeldmessung Steig- und Rollbewegungen ausführen. Ein Polaritätsumkehrschalter am Magnetometer 10 (nicht darge­ stellt) ermöglicht es dem Bedienenden, die aktive Zone zu reversieren, damit ein Feldvektor erfaßt werden kann, dessen Polarität gegenüber der nach Fig. 1 reversiert werden kann.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Einrichtung zum Orientieren des Magnetometers 10, die einschließlich einer Positioniervorrichtung 13 und einer Antriebsvorrichtung 15 auf einem Flugzeug oder einem anderen Fahrzeug zur Durchführung von geologischen Erkundungen oder dergl. befestigt sein kann. Es sei zunächst die Positioniervorrichtung 13 betrachtet. Das Magneto­ meter 10 ist über ein System von Kardanringen (nicht dargestellt), die orthogonale Rotationsachsen festlegen, mit einer tragenden Plattform 14 in einer darin vorgesehenen kreisförmi­ gen Öffnung 16 befestigt. Ein halbkugelförmiger Streifen 18, der mit einer ringförmigen Basis 20 verbunden ist, ist drehbar auf der Plattform 14 befestigt. Das obere Ende des Magnetometers 10 ist gleitend innerhalb eines Führungsschlitzes 22 festgelegt, der sich im wesentlichen über die Länge des halbkugelförmigen Streifens 18 erstreckt.

Die ringförmige Basis 20 weist eine Vielzahl von in Umfangsrich­ tung angeordneten Zähnen (nicht dargestellt) auf. Ein U-förmiger Kanal ist innerhalb der Plattform 14 vorgesehen, in welchem ein Antriebsriemen 24 mit einer Vielzahl von nach innen gerichteten Zähnen 26, die mit den Zähnen der Basis 20 kämmen, geöffnet ist. Die ringförmige Basis 20 und der halbkugelförmige Streifen 18 rotieren um eine Achse senkrecht zur Ebene der Platt­ form 14 entsprechend dem Antriesriemen 24. Der Antriebsriemen 24 seinerseits wird von einem Antriebszahnrad 27 der Antriebs­ vorrichtung 15 in Drehung versetzt, die von einem Azimuth- Schaltrad 28 gesteuert wird. Das Schaltrad 28 kann entweder von Hand oder elektromechanisch auf einer kontinuierlichen Basis gesteu­ ert werden, z. B. durch Servomechanismen oder dergl. Im Betrieb bewirkt eine Drehung des Rades 28 und infolgedessen eine Drehung des halbkugelförmigen Streifens 18, daß der Führungsschlitz 22 des Streifens 18 innerhalb der magnetischen Meridionalebene des lokalen Magnetfeldes unabhängig von dem Fahrzeugsteuerkurs aufrechterhalten wird. Infolgedessen ist sichergestellt, daß der bevorzugte Winkel von etwa 45° zwischen dem lokalen Feldvektor und der optischen Achse 12 vorhanden ist, da ein Strahlenpaar des Konus der maximalen Meßempfindlichkeit des Magnetometers 10 eine vorgewählte Orientierung in der Ebene hat, die den Füh­ rungsschlitz 22 einschließt, welcher durch das "Kippen" des Magnetometers 10 innerhalb des halbkugelförmigen Streifens 18 eingestellt wird.

Elektrische Signale, die die magnetische Feldintensität anzei­ gen, werden von dem Magnetometer 10 auf einen Vorverstärker 30 über ein verhältnismäßig steifes Leiterkabel 32 übertragen. Es ist für die Orientierungseinrichtung wesentlich, daß die Drehkraft, die erforderlich ist, um das Magnetometer 10 bei einer Änderung des Flugzeugsteuerkurses zu orientieren, so gering wie möglich ist, da die Orientierungsein­ richtung ermöglicht, daß das Magnetometer fortlaufend (über eine Drehung des halbkugelförmigen Streifens 18) neu eingestellt wird, ohne daß das Gerät um seine Längsachse (optische Achse) verwunden oder gedreht wird. Vielmehr läßt, wie in Fig. 3 gezeigt, ein System aus zwei Kardanringen, die das Magnetometer 10 mit der Plattform 14 verbinden, einen ausreichend großen Bewegungsbereich des Magnetometers zu, damit es fortlaufend neu eingestellt wird, ohne daß das unerwünschte Verdrillen und der dadurch bedingte hohe Widerstand des Kabels 32 auftritt. Ein zusätzlicher Vorteil der Vermeidung einer Verdrillung der Kabel ist darin zu sehen, daß die Orientierung des Magnetometers in einer beliebigen Folge vorgenommen werden kann, ohne daß ein Abwickeln des Kabels erforderlich ist, um die Einflüsse einer Reihe von Windungen in gleicher Richtung auszuschalten.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Positioniervor­ richtung 13 der Orientierungseinrichtung in vergrößertem Maßstab. Bei dieser Darstellung sind eine Reihe von wesentlichen Merkmalen der Positioniervorrichtung 13 sichtbar, die in der Darstellung nach Fig. 2 nicht zu entnehmen sind. Die Zähne 34 des Zahnrades sind dem unteren Teil der ringförmigen Basis 20 zugeordnet. Wie vorstehend erwähnt, kämmen die Zähne 34 mit den Zähnen 26, die auf der Innenseite des Antriebsriemens 24 vorgesehen sind, so daß die Winkelposition des halbkugelförmigen Streifens 18 und des Führungsschlitzes 24 der Drehung des antreibenden Zahnrades 27 entspricht. Der U-förmige Kanal für die Aufnahme des Antriebsriemens 24 durch die Trägerplattform 14 für den Eingriff und das Drehen der Basis 20 weist entgegenge­ setzte Eintrittsschlitze 36 und 38 in Verbindung mit einem halbkreisförmigen Teil 40 des Freiraumes zwischen der Plattform 14 und der ringförmigen Basis 20 auf.

Das Innere 42 der Öffnung 16 der Plattform ist unabhängig von der Drehung der Basis 20, es stellt den inneren Teil eines Kanales dar, in welchem die Basis 20 drehbar angeordnet ist. Ein Haltering 44 für das Magnetometer ist mit dem Magnetometer 10 durch gegenüberliegende Klemmschrauben 46 und 48 befestigt und ist drehbar mit den gegenüberliegenden länglichen Seitenteilen eines länglichen Kardanringes 50 über zwei Seitenzapfen verbun­ den, von denen nur der eine Zapfen 52 in Fig. 3 sichtbar ist (der andere Zapfen ist am entgegengesetzten Seitenteil des länglichen Kardanringes 50 angeordnet). Diese Anordnung ergibt eine erste Rotationsachse 54 des Magnetometers 10, wie angedeu­ tet. Die Endteile des länglichen Kardanringes 50 sind drehbar mit dem Inneren 42 der Öffnung in der Plattform 14 über eine ähnliche Anordnung von gegenüberliegenden Zapfen verbunden, von denen in Fig. 3 ebenfalls nur der eine Zapfen 56 dargestellt ist. Die zuletzt genannte Zapfenanordnung bildet eine zweite Rotationsachse 58 für das Magnetometer 10, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Rotationsachsen 54 und 58 stehen aufeinander senkrecht und bilden ein Koordinatensystem, das unabhängig von der Rotation der Basis 20 ist.

Sechseckige Knebelmuttern 60 legen eine Kappe 62 am oberen Teil des Magnetometers 10 fest. Die Kappe 62 weist einen sechseckför­ migen Bolzen 64 auf, der aus der geometrischen Mitte vorsteht, die in der optischen Achse des Magnetometers 10 liegt. Eine zylindrische Hülse 66, die mit dem äußeren Teil des Bolzens 44 verriegelt ist, ergibt eine kreisförmige Außenfläche, die innerhalb des Führungsschlitzes 22 beweglich ist. Eine Schicht aus elastomerem Material bildet eine Ausfütterung 68, die an ihrer Oberseite einen Übergang zum Streifen 18 und an ihrer Unterseite einen Übergang zur oberen Begrenzung der Kappe 62 darstellt. Ein Loch in der Ausfütterung ermöglicht den Durch­ tritt der zylindrischen Hülse 66.

Um eine vorgewählte Schwenkung des Magnetometers 18 beizubehal­ ten, muß die Winkelposition der Hülse 16 während einer Drehung des Streifens aufrechterhalten werden. Zwei Flügelmuttern 70 und 72, die mit der Ausfütterung 68 an entgegengesetzten Seiten der Hülse 66 mit Hilfe von Schrauben 74 und 76 befestigt sind, dienen diesem Zweck. Die Position der zylindrischen Hülse 66 innerhalb des Schlitzes 22 und damit das Schwenken des Magneto­ meters 10 kann von Hand oder mit Hilfe einer mechanischen, elektromechanischen oder elektronischen Vorrichtung eingestellt werden, indem eine ausreichend große Kraft aufgebracht wird, die die vorerwähnte Kombination von Elementen in eine neue Schwenk­ position bringt. Nachdem die neue Position eingenommen ist, verhindern die Druckkräfte, die auf den halbkugelförmigen Streifen 18 durch die Flügelmuttern 70 und 72 sowie die Ausfüt­ terung 68 ausgeübt worden sind, und die Druckkräfte, die von den Rändern der Flügelmuttern 70 und 72 gegen die zylindrische Hülse 66 ausgeübt worden sind, eine Schwenkbewegung des Magnetometers 10 innerhalb des Schlitzes 22.

Ein Merkmal des Eingriffes der Hülse 66 mit dem halbkugelförmigen Streifen 18 ist der geringe Abstand der inneren Ränder des Schlitzes 22 und der Flügelmuttern 70 und 72 von dem Umfang der zylindrischen Hülse 66. Daraus ergibt sich, daß die Kappe 62 des Magnetometers 10 innerhalb des Schlitzes 22 schlüpfen und, wenn die Basis gedreht wird, einer Drehung widerstehen kann. Im Betrieb wird der Winkel zwischen dem lokalen Magnetfeldvektor und der optischen Achse des Magnetome­ ters entweder aus vorgewählten Daten oder empirisch bestimmt, derart, daß der lokale Feldvektor annähernd mit einem Strahl des Konus maximaler Empfindlichkeit des Magnetometers 10 zusammen­ fällt, wenn das Magnetometer 10 in der magnetischen Meridional­ ebene geschwenkt wird. Wenn eine Flächenvermessung oder Abbil­ dung durchgeführt werden soll, wird der Schlitz 22 des halbku­ gelförmigen Streifens 18 mit der magnetischen Meridionalebene bei einer Änderung des Steuerkurses des Flugzeuges durch Drehung der ringförmigen Basis 20 in Abhängigkeit von der Drehung des Antriebszahnrades 27, die von einem Antriebsriemen 24 übertragen wird, ausgerichtet gehalten. Die richtige Drehung des Antriebszahnrades 27 kann dadurch erzielt werden, daß der Mechanismus des Antriebszahnrades so ausgelegt wird, daß er auf verschiedene Indikatoren des Flugzeugsteuerkurses anspricht. Andererseits kann das Zahnrad 27 von Hand durch eine Bedienungsperson eingestellt werden, die die verschiedenen, den Steuerkurs anzeigenden Steuerungen des Flugzeuges beobachtet.

Wird die Basis 20 gedreht, dreht sich der Kardanmechanismus, der das Magnetometer 10 hält, nicht. Vielmehr ist dieser Mechanismus und infolgedessen das Magnetometer in der Bewegung auf Schwenk­ bewegungen um die Achsen 54 und 58 beschränkt. Wie vorstehend erwähnt, schlüpft der obere Teil des Magnetometers 10, der um die orthogonalen Kardanachsen gedreht wird, bei dem festen, vorgewählten Schwenkwinkel innerhalb des Führungsschlitzes 22, wenn der halbkugelförmige Streifen 18 aufgrund des Spieles gedreht wird, das zwischen der zylindrischen Hülse 66 und dem halbkugelförmigen Streifen 18 besteht. Die erneute Einstellung des Magnetometers 10 wird somit durch Schwenken des Magnetome­ ters um die orthogonalen festen Achsen erreicht, wodurch das zugeordnete Kabel um seine optische Achse gebogen, anstatt verdrillt wird. Auf diese Weise wird das Magnetometer 10 mit einer minimalen Kraft neu eingestellt, da der erhebliche Widerstand gegen Verdrillen aufgrund der Eigenart des zugeord­ neten Kabels, das mit der longitudinalen optischen Achse des Magnetometers 10 zusammenfällt, nicht überwunden werden braucht.

Claims (12)

1. Einrichtung zum Messen der Größe des erdmagnetischen Feldes mit einem Magnetometer, einer ebenen Plattform zur Aufnahme des Magnetometers und einer Vorrichtung, die das Magnetometer mit der Plattform in Eingriff bringt, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Meßempfindlichkeit des Magnetometers (10) durch einen Konus definiert ist, der aus einer optischen Achse (12) und einem symmetrisch um diese Achse verlaufenden Winkel gebildet ist,
• b) die ebene Plattform (14) eine Öffnung (16) zur Aufnahme des Magnetometers (10) aufweist,
• c) die Vorrichtung, die das Magnetometer (10) mit der Plattform (14) in Eingriff bringt, beinhaltet
  • c1) einen äußeren Ring (50), der als Kardanring mit der Plattform (14) durch einen Zapfen (56) verbunden ist, wobei eine in der Ebene der Plattform (14) liegende Rotationsachse (58) definiert ist,
  • c2) einen inneren Ring (44) mit einer senkrecht zur optischen Achse (12) stehenden Ebene, an dem das Magnetometer (10) befestigt ist und der mit dem äußeren Ring (50) durch einen Zapfen (52) verbunden ist, wobei eine weitere, in der Ebene der Plattform (14) liegende, senkrecht zur Rotationsachse (58) gerichtete Rotationsachse (54) definiert ist,
• d) eine Führung (18, 22) vorgesehen ist, um das Magneto­ meter (10) in einem vorgewählten Kippwinkel einzu­ stellen,
• e) eine weitere Vorrichtung mit einer die Führung (18, 22) tragenden ringförmigen Basis (20), einer Antriebs­ vorrichtung (27) und einer die Führung (18, 22) in Drehung versetzenden Schaltvorrichtung (28) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (18, 22) einen gekrümmten Streifen (18) mit einem inneren Führungsschlitz (22) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (24, 27) aus einem Antriebsriemen (24), einem Antriebsrad (27) und einem Schaltrad (28) besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ringförmige Basis (20) am Umfang gezahnt ist und daß die Vorrichtung (24, 27, 28) zum Drehen der Basis (20) einen Zahnriemen (24, 26) zum Eingriff mit der Basis (20) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (24, 27, 28) zum Drehen der Basis (20) einen Servomechanismus für den Antriebsriemen (24) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (50) im wesentlichen oval ist.

7. Einrichtung zum Positionieren eines optischen Magnetome­ ters, das auf einer ebenen Plattform aufgenommen ist, und einer Vorrichtung, die das Magnetometer mit der Plattform in Eingriff bringt, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die ebene Plattform (14) eine Öffnung (16) zur Aufnahme des Magnetometers (10) aufweist,
• b) die Vorrichtung, die das Magnetometer (10) mit der Plattform (14) in Eingriff bringt, beinhaltet:
  • b1) einen äußeren Ring (50) der als Kardanring mit der Plattform (14) durch einen Zapfen (56) verbunden ist, wobei eine in der Ebene der Plattform (14) liegende Rotationsachse (58) definiert ist,
  • b2) einen inneren Ring (44) mit einer senkrecht zur optischen Achse (12) stehenden Ebene, an dem das Magnetometer (10) befestigt ist und der mit dem äußeren Ring (50) durch einen Zapfen (52) verbunden ist,
• c) eine Führung (18, 22) vorgesehen ist, um das Magneto­ meter (10) in einem vorgewählten Kippwinkel einzu­ stellen, und
• d) eine weitere Vorrichtung mit einer die Führung (18, 22) tragenden ringförmigen Basis (20), einer Antriebs­ vorrichtung (24, 27) und einer die Führung (18, 22) in Drehung versetzenden Schaltvorrichtung (28) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (18, 22) einen gekrümmten Streifen (18) mit einem inneren Schlitz (22) aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Vorrich­ tung zur Winkelorientierung der Führung dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß der Streifen (18) an einer ringförmigen Basis (20) fixiert ist, und daß die Vorrichtung (20, 22, 24, 26, 28) zum Drehen der Führung (18, 22) zusätzlich eine Vorrichtung zum Drehen der Basis (20) aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (20) am Umfang Zähne eines Zahnrades besitzt und daß die Vorrichtung (24, 26, 27, 28) zum Rotieren der Basis (20) einen Zahnriemen (24) zum Eingriff mit der Basis (20) aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (24, 26, 27, 28) zum Rotieren der Basis (20) einen Servomechanismus für den Bandantrieb (24) aufweist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (50) im wesentlichen oval ist.