JPH05503774A - 位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 位置測定装置 この発明は請求の範囲第１項の前段に規定する装置に関する。

このような装置は、基本的にドイツ特許第１７７３３０３号明細書により既に公 知である。この装置では、磁心が一様に巻装された励磁コイルによって取り囲ま れている。この励磁コイルは磁心が充分広い範囲で飽和領域で駆動されるように 、周期電圧あるいは周期電流で駆動される。４つの受信コイルは周囲にそれぞれ ９０°位相をずらして配設されている。その場合、円周上で互いに対向する受信 コイルは互いに逆に接続されている。受信コイルの対で差を形成すると、このコ イル対で実質上変換された電圧が相殺される。しかし、外部磁界、特に地磁気の 水平成分は磁化特性曲線の動作点をずらす。その結果、相殺されない電圧成分に よる位相のずれか生じる。この電圧成分は、実質上励起周波数の偶数次数の高調 波で構成されていて、その振幅は外部磁界に比例している。受信コイルに接続す る評価回路では、外部磁界の向きに対応する信号を発生するため、第二高調波を 評価すると合理的である。この装置は、磁心とコイルの不均一および非対称のた め正確な測定には不向きである。更に、この装置には多数の部品が使用されてい るので、高価になる。気密封止されたトロイド中に浮かぶリング状の磁心を有す る変形種の場合でも、前記トロイドが非常に高価な懸垂装置に保管される。

フランス特許第２６０１１８５号明細書によれば、前記ドイツ特許第１７７３３ ０３号明細書とは異なる受信コイルがリング状の磁心の断面を育するのでなく、 リング状の磁心を円周上に対向させているコンパスの磁心が知られている。

ドイツ特許第３０１２２４１号明細書によれば、磁場を測定する他の装置か知ら れている。この装置では、液体中に収納された浮き子を使用している。この浮き 子は水平面にあるジャーナルの上で回転する。このジャーナルは一周する案内溝 にあるので、浮き子は回転運動も行う。従って、この浮き子がケースの一定の方 向に必ず対応していることは保証されていない。

この発明の課題は、できる限り少ない経費で高い信頼性と精度の測定を与える冒 頭に述べた種類の装置を提供する二とにある。

上記の課題の解決は、請求の範囲第１項の特徴部分によって行われている。

有利な他の構成は、従属請求項に記載されている。

この発明を以下に下記の図面に基づき例示的に説明する。

第１図、磁場を測定する装置の平面図、第２図、第１図の装置の横断面図および 第３図、装置の個別部品を互いに接続する模式図。

第１図に平面図として示す外部に対して気密封止されたトロイド１０は、主面を ほぼ水平にし、内部に一部できる限り粘性の低い液体１．１を満たすように図示 していない望遠鏡の中に配設されている。この充填量がトロイドの体積の半分に 相当していると有利である。液体の粘性が低いので、大きな反応速度と泡の生じ 難い傾向が保証される。この液体には、高透磁率材料から成るリング状の部材１ ２が浮いている。この部材は合成樹脂の被覆で取り巻かれている。このトロイド は常時はぼ水平な面に保持され、液体１１の表面は自動的に水平を向いているの で、リング状の部材１２の水平な姿勢か維持される。このことは、実際上地磁気 の水平成分を測定することの前提になっている。励磁コイル＋３．１４．１５と １６はトロイド１０の断面を取り巻いている。これ等のコイルはそれぞれ９０度 ずらしてトロイドｌＯの周囲に一様に分割されて配置され、リング状部材１２の 中で閉じた単一方向（例えば時計方向）の磁界が発生するように、電気的に直列 に接続されている。このように発生した磁場に外部磁場、地磁気が、例えば矢印 １７の方向に重なるため、トロイド１０の左の部分では、つまり励磁コイル１５ て取り囲まれた断面では、励磁された磁場と地磁気か引き算され、右の部分ては 、つまり励磁コイル１３によって取り囲まれた部分ては、励磁さら磁場と地磁気 か加算される。その結果、トロイド１０の円周上に対向している受信コイル１８ と１９に対応する変換電圧と電流が発生する。

励磁コイル１３〜１６の励磁は飽和領域になるまで行われる。受信コイル１８゜ １９て差を形成して、これ等のコイル中に誘起する電圧か実質上操作される。し かし、外部磁場、つまりこの場合では矢印１７の方向の地磁気は、磁化特性曲線 の動作点の移動を与える。このことは、位相のずれとなり、このずれから固有周 波数の偶数次の高調波を有する相殺されない電圧成分か生じる。高調波の振幅は 外部磁場、つまり地磁気に比例する。

評価には、外部磁場の方向に対応する信号を発生させるため、主に第二高調波が 使用される。

励磁コイル１３〜１６および受信コイル１８と１９のずれ角度は、図示している 数の４つの励磁コイル１３〜１６と二つの受信コイル１８と１９の場合、それぞ れ９０度になる。一方のタイプのフィルは他方のタイプのコイルに対して４５度 ずれている。

コイルの数か変われば、当然上記の角度も変わる。

高透磁率材料のリング状部材１２は、必要であれば、リング状の部材１２の浮き 子持性を保証し、トロイド１０の内壁での滑りを改善するため、合成樹脂のカバ ーで被覆する。

リング状部材１２が時計方向あるいは反時計方向に回転すると、不均一性は測定 結果の誤りに通じる。このため、上記リング状部材１２は、必要であれば、回転 止めされる。これは、リング状部材１２のカバーの案内溝とトロイドｌＯの対応 する突起と、あるいはこの逆によって行われる。

測定結果は評価装置に導入される。これには、多数の測定を時間的に早い順序で 行えるマイクロプロセッサが使用される。その場合、望遠鏡の異なった目標方向 の多数の測定や、望遠鏡の同じ目標方向の多数の測定が行われる。変動する、、 例えば地上、大気あるいは水上の乗物の位置を測定する場合、マイクロプロセッ サによって多数の個別測定から平均値を（当然より高い精度で請求め、記憶のた め保管する。

記憶された個別測定値あるいは平均化された測定値は、所定の時点て記憶箇所か ら呼び出され、表示画面に表示される。従って、望ましない風や天候状況での位 置測定の間、面倒な手書きのメモの必要性がなくなる。

全体の電子回路は、通常の望遠鏡の上部に配設されている比較的小さい基板に装 着される。

通常の方位望遠鏡は、測定を行う前にかなりの減衰時間か必要である。上記の装 置を用いると、この時間を非常に短縮される。

方位を決めるため、望遠鏡にはそれ自体公知の十字線が付けである。

偏角の誤差は、対応するプログラムによってソフトウエヤて補償される。つまり 、該当する地図から読み取れる地球の各立地点に相当する補正値を入力して補償 される。

偏角を入力するためキーを押下する。例えば１０度束に偏角している場合、方位 指針は、キーを押下したとき、表示１０度を読み取るまで右に回転する。例えば ２０度西に偏角している場合、方位指針は、キーを押下したとき、表示３４０度 （３６０−２０度）を読み取るまで左に回転する。最後に、この方位指針はキー を再び解放する。記憶された偏角値はそれぞれ特別な記憶箇所に記憶され、必要 に応じて表示される。

偏角の誤差を相殺するため、今まで平衡を保つ異なった液体カプセルが使用され てきた。利用者にとって、このことは地球の他の場所で望遠鏡を使用するために 他の液体カプセルも必要とすることを意味する。これ等の交換は通常製造メーカ ーしかできない。先に説明した電子回路系では、偏角の誤差が生しない。

方位望遠鏡は市販のバッテリーで駆動される。エネルギ源に不要な要請をかけな いため、装置は所定の時間後目動的に非使用に切り換える。

系の何らかの誤りとバッテリーの不十分な充電状態は、その都度動作期間中に表 示される。

測定ないしは記憶され値および呼び出した値を、必要に応して、ＬＥＤ表示部２ ３（第３図）の上に表示し、望遠鏡のビーム通路に映し出す。場合によっては、 ＬＥＤ表示部を望遠鏡のビーム通路に直接組み込んでもよい。光強度は、周囲の 照度に応じて、つまり対物レンズに入射する光に応じて制御され、夜あるいは薄 明かりて望ましない遮蔽効果を排除できる。

第３図には、装置の個別部品の機能結合が模式的に示しである。磁場センサ２１ から測定値がマイクロコンピュータ２２に導入されて処理され、必要に応して補 正される（偏角の誤差あるいは傾角の誤差等の補償）。補正されていない、ある いは補正された値、および計算機のプログラムの前もって決めた何らかの基準は 、説明したＬＥＤ表示部２３上に表示できる。この表示は、ＬＥＤ表示部２３か 望遠鏡のビーム通路に直接配置されていない限り、望遠鏡のビーム通路に映し出 される。マイクロコンピュータの所望の機能はそれぞれキーボード２５から制御 される。

国際調査報告 要約書 地磁気を測定する磁場センサが記載されている。このセンサは一部液体（１工） を充たしたトロイド（１０）で構成され、このトロイドには高透磁率材料のリン グ状部材（１２）が浮かび、複数の励磁コイル（１３〜１６）と受信コイル（１ ８，１９）で取り囲まれている。

国際調査報告 １ＡＩ７，６ｍｌ　ｂｍｍｃｍ＋ｍｐ　ｈ　ｐｃｖ７　ＤＥ　９１１０００４Ｇ ＰＣＴ／ＤＥ　９１１０００４０

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．高透磁率材料のリング状の部材（１２）を気密封止されたトロイド（１０） の中に浮かして配置し、励磁コイル（１３〜１６）がそれぞれ第一角度ほど互い にずらしてトロイド（１０）の周囲に一様に配分され、トロイド（１０）の断面 を覆い、しかも受信コイル（１８，１９）がそれぞれ第二角度ほど互いにずらし て一様にトロイド（１０）の周囲に配分され、水平面に保持された高透磁率材料 のリング状部材を備えた磁場センサ、励磁コイルおよび付属する受信コイルから 成る、地磁気を測定して地球上の位置を測定する装置において、受信コイルが液 体を半分ほど満たしたトロイド（１０）を円周上で保持し、リング状の部材（１ ２）が回転止めされていることを特徴とする装置。
2. ２．トロイド（１０）はリング状の横断面を有することを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の装置。
3. ３．トロイド（１０）の液体は、粘性の低い液体であることを特徴とする請求の 範囲第１項または第２項に記載の装置。
4. ４．高透磁率材料のリング伏の部材（１２）は合成樹脂のカバーで取り巻かれて いることを特徴とする請求の範囲第１〜３項の何れか１項に記載の装置。
5. ５．合成樹脂のカバーには、リング伏の部材（１２）を回転止めする案内溝が設 けてあることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。
6. ６．受信コイル（１８，１９）は測定回路と評価回路に接続していることを特徴 とする請求の範囲第１〜５項の何れか１項に記載の装置。
7. ７．評価回路は測定値記憶器に接続していることを特徴とする請求の範囲第６項 に記載の装置。
8. ８．評価回路には、偏角の誤差と傾角の誤差を補償する付加部が設けてあること を特徴とする請求の範囲第７項に記載の装置。
9. ９．評価回路には、短い時間列で検出した多数の測定値から平均値を形成する付 加部が設けてあることを特徴とする請求の範囲第１〜８項の何れか１項に記載の 装置。