JPS63139281A - 磁気補償装置 - 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】 主ｌ上度机且分肚 この発明は航空機に磁気探知機を搭載して地磁気の乱れ
を検出することにより、沈船等を探査する場合に、航空
機自身の磁気的影響を補償する磁気補償装置に関する。

丈未ｑ茨避 一般に、乗物自体から発生する雑音磁界としては、永久
磁界Ｈｐ、誘導磁界Ｈｉおよび渦電流磁界Ｈｅがある。

永久磁界は乗物自体の鋼鉄部品類により、誘導磁界は軟
鉄部品類により、また渦電流磁界は導電体に流れる電流
に基づいて生じる。

乗物、例えば航空機に高感度磁力計を搭載して、外部磁
界を正確に測定しようとすれば、上記乗物自体に基づく
３種類の雑音磁界は、除去する必要がある。

高感度磁力計が感知する乗物自体からの上記雑音磁界は
つぎのように表される。

まず、高感度磁力計の磁力計検知部における永久磁界を
Ｈｐ　、誘導磁界をＨｉ、渦電流磁界をＨｅとする。こ
こで、永久磁界Ｈｐ、誘導磁界Ｈｉおよび渦電流磁界Ｈ
ｅはともに三次元のベクトル量である。

永久磁界は乗物自体が半永久的に磁化されることに基づ
いて発生しているものであるから、Ｈｐは一定である。

誘導磁界は、誘導磁化されやすい物体が外部磁界の中に
置かれたときに外部磁界の大きさに比例して、その方向
に磁化されるものであるから、Ｈｉ＝ＡＥ　　　　　　
　　　　　・・・■と表される。ここに、Ｅは外部磁界
を表わす三次元のベクトル、Ａは乗物固有の３×３定数
行列である。また、渦電流磁界は外部磁界の変化に対し
て導電体中に電流が流れて２次的に磁界を発生するもの
であり、その大きさは当該外部磁界の時間的変化率に比
例する故、 Ｈｅ＝ＢｄＥ／ｄｔ　　　　　　　　・−・■と表され
る。ここに、ｄＥ／ｄｔは外部磁界Ｅの時間的微分、Ｂ
は乗物固有の３×３定数行列である。

したがって、磁力計検知部における乗物自体の雑音磁界
をＨｎとすると、Ｈｎは Ｈｎ＝Ｈｐ＋ＡＥ＋ＢｄＥ／ｄｔ　　−・・■で表され
る。ここで、Ｈｎは三次元のベクトル量である。

従来の方式では、このＨｎと同じ大きさで逆向きの磁界
を補償コイルで発生させ、これを磁力計検知部に与える
ことにより、乗物自体の雑音を補償するように構成して
いた。

上記の従来方式を図面に沿って説明する。

第２図において、１は３つの直交した低感度磁束計、２
はポテンショメータ、３は前記低感度磁束計１の出力と
定数記憶部２の出力に基づいて雑音磁界を計算する雑音
磁界計算回路、４は補償コイル駆動回路、５は３個の直
交した補償コイル、６はポテンショメータ駆動回路、７
は高感度磁力計である。

ここで、前記低感度磁束計１は０式中の外部磁界Ｅを検
出する。但し、０式中のＨｐ、Ａ、Ｂは定数であり、ポ
テンショメータ２に記憶しておく。

雑音磁界計算回路３は低感度磁束計１の出力、即ち、外
部磁界Ｅの値を取り込み、０式で表されるＨｎを計算す
る。補償コイル駆動回路４はこの値を電流に変換し、補
償コイル５が磁界を発生する。高感度磁力計７は乗物自
体の発生する磁界とこの補償磁界のベクトル和を検出す
るので補償された外部磁界を測定する。

また、ポテンショメータに記憶させるＨｐ、Ａ、Ｂは予
め求めておく必要があるが、補償された磁力計信号をフ
ィードバックさせ、ボテンシロメータ駆動回路６により
ポテンショメータ２を駆動し、補償された磁力計信号が
ゼロになるように調整する（当然ながら、この操作は外
部磁界の変化が殆どないような高高度の所で行われる）
。

■が”ンしよ゛と　る四　占 従来の方式においては、前記３個の低感度磁束計と補償
コイル相互の軸合わせが必要であり、しかもこの軸合わ
せの精度は雑音補償の性能に直接的な影響を与える一方
、上記軸合わせの精度確保は困難であるという問題があ
る。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、従来必要と
していた補償コイルと低感度磁束計との軸合わせ等を必
要としない磁気補償装置を提供することを目的としてい
る。

ロ　占　”るための 本発明に係る磁気補償装置は、地磁気の三方向成分Ｅ　
Ｘ　％　Ｅ　ｙ　ｓ　Ｅ　ｚを計測する低感度磁束計と
、外部磁界の大きさを計測する高感度磁力計と、航空機
自体の磁気的影響を表す定数を求めるための定数計算部
とその定数を記憶する定数記憶部と、低感度磁束計及び
定数記憶部からの出力に基づいて、 力から補償量計算部の出力を引算する引算回路とを具備
しており、且つ前記定数計算部に高域通過アナログフィ
ルタ及びそれと同じ特性の高域通過デジタルフィルタを
含んでいる。ここで、０式中のＩＥＩはＥの絶対値、・
は内積を表す。

皿 本発明を構成している定数計算部では、最小二乗法によ
り定数を求めることができるが、この場合、航空機自身
が発生する磁気雑音以外の原因によるものは、すべて推
定誤差要因となる。

実際問題としてこれら要因のうちで最も大きいものは地
磁気の地理的グラジェントであり、赤道付近で約０．２
５エルステツド、極付近では約０．６８エルステツドで
ある。この地理的グラジェントは高域通過フィルタを通
すことにより、殆ど除去できるが、■式における右辺に
対しても同じ高域通過フィルタを作用させる必要がある
。このため、高域通過アナログフィルタや高域通過デジ
タルフィルタが使用される。

なお、前記高域通過フィルタとしては、０式の右辺をス
カラー表現に直すために、 とおくと、 ＋ａ３３Ｅｚ２矛＋（ａ＋ｚ＋ａ２ｘ）　ＥｘＥｙ　　
＋　（ａ＋ｉ＋ａ３１）　ＥｘＥｚ＋　（ａｕ＋ａ３２
）　ＥｙＥｚ＋ｂ１１ＥｘＥｘｆ　（Ｄ　）と表す。右
辺についても、Ｅｘ２−ｆ　（Ｅｘ２）　、ＥｘＥｙ→
ｆ　（ＥＸＥｙ）、ＥｙＥｚ−＝　ｆ　（ＥｙＥｚ） のように作用させればよい。

ス」１歿 第１図において、１１．１２．１３は３個の直交した低
感度磁束計であり、この低感度磁束計１１．１２．１３
はそれぞれ外部磁界（地磁気）の三方向成分、即ち、Ｅ
ｘ、ＥｙＳＥｚの大きさ、換言すれば乗物の姿勢を検出
するものである。厳密に言えば、前記低感度磁束計１１
．１２．１３は地磁気のほかに乗物自体の雑音磁界や沈
船等に基づく地磁気の変化量も同時に検出するのである
が、後二者の量は地磁気の量に比較して非常に小さいの
で、実際的には低感度磁束計１１．１２．１３は外部磁
界のうち特に地磁気のみを検出するものとして考えて充
分である。

２０は例えば光磁気共鳴を利用した高感度磁力計であっ
て、この高感度磁力計２０は沈船等に基づく外部磁界の
変化量Ｓと乗物自体自体が発生する雑音ｉＤの和Ｓ＋Ｄ
を検出するものである。

補償量計算部５０は低感度磁力計１１、・１２．１３の
出力と定数記憶部４０の出力から０式で表されるＤの値
を計算する。

引算回路６０は高感度磁力計２０の出力から補償量計算
部４０の出力を差し引くことにより補償された信号Ｓを
出力する。

定数計算部３０は予め定数を求める段階に用いる定数計
算部であり、係数計算部３１、高域通過アナログフィル
タ３２、高域通過デジタルフィルタ３３、定数計算部３
４から構成される。

係数計算部３１は低感度磁力計１１．１２．１３の出力
Ｅｘ、Ｅｙ、ＥｚからＥｘ２、ＥｘＥｙ、、ＥｙＥｚな
どを計算する。高域通過アナログフィルタ３２及び高域
通過デジタルフィルタ３３は作用素を実現するフィルタ
である。定数計算部３４は最小二乗法により定数Ｈｐ、
Ａ、Ｂを求める。

光肌夏洟果 以上述べたように、本発明に係る磁気補償装置によれば
、従来の方式における３個の低感度磁束計と補償用コイ
ル相互の軸合わせが必要でなく、しかも定数を求める段
階において従来のように１つずつ順次求めてゆくのでは
なく、Ｈｐ、Ａ、Ｂを最小二乗法により一度に求めるこ
とができる。

このことにより、補償トリム（定数を求めること）が極
めて容易で、且つ正確な補償を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロックダイヤグラム、第
２図は従来の磁気補償装置のブロックダイヤグラムを示
す。 １１．１２．１３・・・低感度磁束計、２０・・・高感
度磁力計、３０・・・定数計算部、４０・・・定数記憶
部、５０・・・補償量計算部、６０・・・引算回路。 特許出願人　　防衛庁技術研究本部長 両下　徹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）地磁気の三方向成分Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚを計測する
   低感度磁束計と、外部磁界の大きさを計測する高感度磁
   力計と、航空機自体の磁気的影響を表す定数を求めるた
   めの定数計算部とその定数を記憶する定数記憶部と、低
   感度磁束計及び定数記憶部からの出力に基づいて、 Ｄ＝（１／｜Ｅ｜）Ｅ・〔Ｈｐ＋ＡＥ＋Ｂ（ｄＥ／ｄｔ
   ）〕の計算を行う補償量計算部と、高感度磁力計の出力
   から補償量計算部の出力を引算する引算回路とを具備し
   ており、且つ前記定数計算部に高域通過アナログフィル
   タ及びそれと同じ特性の高域通過デジタルフィルタを有
   することを特徴とする磁気補償装置。