DE679181C - Rahmengoniometer mit drei oder mehr Rahmen - Google Patents

Description

• Rahmengoniometer mit drei oder mehr Rahmen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rahmengoniometer, bei dem die nicht sinusförmige Abhängigkeit der Kopplung zwischen Feld- und Suchspule vom Drehwinkel weitgehend kompensiert ist, so daß praktisch keine Fehler mehr in der Richtungsbestimmung auftreten.
• Man kann, wie bekannt, zur Bestimmung der Richtung eines Senders statt eines drehbaren Rahmens ein Kreuzrahmengoniometer verwenden, das aus zwei rechtwinklig gekreuzten, festen Rahmen R1, R2 (Abb. 1) besteht, die an die ebenfalls rechtwinklig gekreuzten Feldspulen J1, J eines Goniometers angeschlossen sind. In deren Magnetfeld wird eine Suchspule 3 gedreht, die an einen Empfänger angeschlossen ist. Die in der Suchspule induzierte EMK soll beim Drehen nach derselben Funktion variieren wie bei einem Drehrahmen. Damit diese Forderung erfüllt ist, müssen die von jeder Feldspule in der Suchspule maximal induzierten EMKK unter sich gleich sein; ferner muß sich die Kopplung zwischen einer Feldspule und der Suchspule nach einem Sinus- bzw. Cosinusgesetz mit dem Drehwinkel ändern, denn die in den Kreuzrahmen vom Sender induzierten Ströme sind proportional cos a bzw. sin a, wenn a den Winkel zwischen der Senderrichtung S und einer der Rahmenebenen, z. B. R3, bezeichnet (Abb. I); ist ferner p der Winkel, den die Suchspule mit der an eben diesen Rahmen angeschlossenenFeldspule einschließt, so wird bei sinusförmiger Kopplungsvariation und gleichen Amplituden die in der Suchspule induzierte EMK proportional cos a cos fl + sin a sin ß = cos (a 6), d. h. man erhält dieselbe Funktion wie beim Drehrahmen.
• In Wirklichkeit ändert sich die Kopplung gewöhnlicher, ineinander drehbarer, kurzer, zylindrischer Spulen nicht sinusförmig; vielmehr ist in der Nähe des Maximums die Änderung wesentlich rascher als bei einer Sinuskurve. Die Folge davon ist, daß ein mit gewöhnlichen Spulen ausgerüstetes Goniometer Peilfehler zeigt, die an einigen Stellen der Skala mehrere Winkelgrade betragen können. Nur sehr lange Spulen, die ein nahezu homogenes Magnetfeld erzeugen, haben die Eigenschaft sinusförmiger Kopplung; sie haben dafür den Nachteil, daß die Kopplung sehr lose und damit die Empfindlichkeit des Empfängers sehr gering ist.
• Wird nun eine an sich bekannte Peilanordnung verwendet, die aus drei oder mehr gleichen Rahmen, die um gleiche Winkel versetzt sind, besteht und bei der die einzelnen Rahmen an eine gleiche Anzahl von versetzten Feldspulen eines Goniometers angeschlossen sind, so lassen sich zur Beseitigung von Peilfehlern eine Harmonische des nicht genau sinusförmigen Kopplungsverlaufes sowie deren Vielfache eliminieren. Dies läßt sich folgendermaßen einsehen: die gegenseitige Induktivität zwischen einer festen und einer drehbaren Spule als Funktion des Drehwinkels läßt sich, da sie eine (mit 2 2) periodische Funktion ist, als Fouriersche Reihe darstellen; unter der Voraussetzung völliger Symmetrie fehlen die geraden Harmonischen, und die Reihe erhält die Gestalt wenn S wieder den Winkel bezeichnet, den die Spulebenen miteinander einschließen. Hat man n Feldspulen, die je um den Winkel versetzt sind und in denen die Ströme 1,, 1,, 13 In fließen, so erhält man für den magnetischen Fluß durch die Suchspule den n-gliedrigen Ausdruck Da die Ströme I, bis In in den n um gleiche Winkel versetzten Rahmen gleiche Amplituden haben und gegenseitig um ebenfalls phasenverschoben sind, wird, wenn x wieder den Winkel zwischen der Senderrichtung und der Ebene des Rahmens I bezeichnet, Für v fl fällt, wie man sieht, die n-te HarmonischeA, heraus, ferner alle Vielfachen von n. Ist z. B. ist = 3 wie bei einem Dreirahmengoniometer (Abb. 2), so wird die dritte Harmonische der Kopplungsfunktion, die im allgemeinen am stärksten vertreten sein wird, unwirksam, ebenso die neunte usw. Die drei Rahmen Rt, R2, R3 sind dabei um I20° versetzt, ebenso die Feldspulen. Die Tatsache, daß sowohl die Rahmen als auch die Feldspulen miteinander gekoppelt sind, ist nicht störend, sofern die Kopplungen für jeden Rahmenkreis gleich groß sind, was sich durch symmetrischen Aufbau erreichen läßt. Gegenseitige Kopplung äußert sich darin, daß die Ströme, die in jedem Kreis fließen, nicht durch die EMK und den Scheinwiderstand allein bestimmt sind; es tritt noch ein Faktor dazu, der von der Kopplung abhängt und bei symmetrischer Anordnung für alle Kreis ströme gleich groß ist.
• Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, z-ur Beseitigung von Peilfehlern die Suchspule in zwei Spulen zu unterteilen, die dann einen geeigneten Winkel miteinander bilden müssen.
• Dieser Winkel wurde so eingestellt, daß eine bestimmte Harmonische unterdrückt wurde.
• So beträgt dieser Winkel beispielsweise zur Beseitigung der fünften Harmonischen 360.
• Um eine möglichst vollständige Beseitigung von Peilfehlern zu erreichen, wird nun gemäß der vorliegenden Erfindung ein Rahmengoniometer mit drei oder mehr Rahmen vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Beseitigung einer Harmonischen des nicht genau sinusförmigen Kopplungsverlaufes die Rahmen räumlich um gleiche Winkel versetzt fest angeordnet und an ein Goniometer mit ebensoviel Feldspulen, die um denselben Winkel versetzt sind, angeschlossen sind, daß die Suchspule geteilt ist und die Einzelspulen einen solchen Winkel miteinander bilden, daß die restlichen Harmonischen weitgehend unterdrückt werden.
• Mit Hilfe des ersten erfindungsgemäßen Merkmales wird man zweckmäßig eine besonders störende, beispielsweise die dritte Harmonische des Kopplungsverlaufes eliminieren.
• Durch Einstellung des Winkels der Suchspulenhälften ist es dann möglich, die restlichen Harmonischen weitgehend zu unterdrücken.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUC: Rahmengoniometer mit drei oder mehr Rahmen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung einer Harmonischen des nicht genau sinusförmigen Kopplungsverlaufes die Rahmen räumlich um gleiche Winkel versetzt fest angeordnet und an ein Goniometer mit ebensoviel Feldspulen, die um denselben Winkel versetzt sind, angeschlossen sind, daß die Suchspule unterteilt ist und die Einzelspulen einen solchen Winkel miteinander bilden, daß die restlichen Harmonischen weitgehend unterdrückt werden.