JPS6385471A - 雑音磁界発生器 - 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】 に」ＬＬの上団ＬＬ野 この発明は航空機がロール、ビッヂ、ヨーの運動をした
時に発生する磁界雑音に擬似した信号を発生せしめ、磁
気補償装置の良否判定試験に使用する雑音磁界発生器に
関する。

理法４ヰ灯杭 一般に乗物自体から発生する雑音磁界としては、永久磁
気雑音Ｈｐこ誘導磁気雑音Ｈｉおよび渦電流磁気雑音Ｈ
ｅがある。永久磁気雑音Ｈｐは乗物自体の鋼鉄部品類に
より、誘導磁気雑音Ｈｉは軟乗物、例えば航空機等にお
い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種類の磁気的雑音を予め除去してから高感
度磁力針に外部磁界を入力する必要がある。そのため、
擬似的に上記磁気的雑音を発生する雑音磁界発生器が用
いられる。

ここで、航空機を例として以下説明する。

航空機の飛行方向θは北から時ａ１方向に測るものとす
る。伏角φは地磁気ベクトルＩｌｅと水平面との角度で
あり、下向きを正とする地磁気ベクトルＱｅの方向は方
位角Ｘ、Ｙ、Ｚによって決定される。

この方位角Ｘ　、　Ｙ’、、　Ｚは地磁気ベクトル１１
ｅＩ！：ｘｌｙｌＺとの間の角度である。また方向余弦
は航空機の運動角飛行方向および前記伏角φによってつ
ぎのように表される。

ロール運動に対しては、■式で表される。

ピッチ運動に対しては、■式で表される。

ヨー運動に対しては、０式で表される。

ｃｏｓＺ＝ｓｉｎ　　φ 水平飛行に対しては、 まず、永久磁気は航空機に固定されており、航空機の運
動によって変化しない。今座標原点の永久磁界の強さＨ
ｐのｘＸｙ、ｚ軸成分をＴ　、　Ｌ、　■で示すと、高
感度磁力計への入力永久磁界ＨｐはＨｐ−Ｔ　ｉ　＋Ｌ
　ｊ　＋Ｖ　ｋ　　　　　　　　　　■磁力計は地球磁
界成分を検出するので、検出量Ｈｐｄは Ｈｐ　ｄ＝Ｈｐ　ｌｌｅ／Ｈｅ　　　　　　　　　　　
■Ｈｅ−Ｈｅ・ｃｏｓＪｌｉ　　＋Ｉ＋ｅ−ｃｏｓＹｊ
　　＋Ｈｅ−ｃｏｓＺ−ｋ・・・　■ 故に、 １−１　ｐ　ｄ　＝Ｔ　　−ｃｏｓＸ４−Ｌ”ｃｏｓ　
Ｙ　＋Ｖ　　−ｃｏｓ　Ｚ■で表される。

一方、航空機内に生じる誘導磁界は地球磁界によって誘
導磁化された軟質磁性体の部品により生じる。座標原点
に生しる誘導磁界Ｈｉは地球磁界に比例するから、 Ｈｉ＝ｋｌｌｌｅ−ｃｏｓＸ　＋に２Ｈｅ−ｃｏｓＹ　
＋に３１１ｅ０ｃｏｓＺ　　　　　　　　　　　　　　
　■ただしに１、ｋ２、ｋ３は比例定数である。

地球磁界のＴ成分によって磁化された軟質磁性部品が原
点に作る誘導磁界のＴ、Ｌ、Ｖ成分をＴＴ、ＴＬ、ＴＶ
とする。地球磁界り、Ｖ成分による誘導磁界も同様に定
義する。

上記記号を使用してに１、ｋ２、ｋ３は次式で表される
。

磁力針は地球磁界成分を検出するので、検出量Ｈｉｄは Ｈｉ　ｄ　−Ｈｉｃｅ／Ｈｅ　　　　　　　　　　　　
■故に、 Ｈｉ　ｄ　−１１ｅ　（ＴＴｃｏｓ　Ｘ　　＋ＬＴｃｏ
ｓχ・、ｃｏｓＹ　十ＶＴｃｏｓＸ　・ｃｏｓ　　Ｚ　
　＋ＴＬｃｏｓＸ−ｃｏｓＹ＋ＬＬｃｏｓＹ＋ＶＬｃｏ
ｓＹｃｏｓＺ　＋ＴＶｃｏｓＸ　０ｃｏｓＺ＋ＬＶｃｏ
ｓＹ　６ｃｏｓＺ＋ｃ。

７ｚ）　　　　　　　　　　　　　　　＠またｃｏｓＺ
−１−ｃｏｓＹ−ｃｏｓＸおよびＶＶは運動に関係ない
ので省略すると、 Ｈｉ　ｄ　＝Ｈｅ　［（ＴＴ−ＶＶ）　ｃｏｓＸ＋（Ｌ
Ｔ＋ＴＬ）　ｃｏｓＸ　・ｃｏｓＹ＋　（ＶＴ＋ＴＶ）
　ｃｏｓＸ　７ｃｏｓＺ＋　（ＬＬ−ＶＶ）　６ｃｏ；
Ｙ＋　（ＬＶ＋ＶＬ）　ｃｏｓＹ−ｃｏｓＺ）　　　　
＠渦電流磁界は、金属の磁気的特性とは無関係に航空機
が運動を行うとき、導電性金属が地球磁界を切ることに
よって生じる渦電流が原因となって生じるものである。

座標原点に生じる渦電流磁界Ｈｅは地球磁界の変化速度
に比例するから、Ｈｅ−δ１　−ｄｌｌｘ　／ｄｔ＋δ
２　　・ｄＨｙ　／ｄｔ＋δ３　・ｄＨｚ／ｄｔ −δ１　　・１ｉｅ−ｄｃｏｓＸ　／ｄｔ＋δ２　・１
ｉｅ−ｄｃｏｓＹ／ｄｔ＋δ３　・Ｈｅ　　　　　　　
　　　　■ただしδｌ、δ２、δ３は比例定数である。

導電性金属がＴ軸方向に地球磁界を切った時原点に作る
渦電流磁界のＴ、Ｌ、Ｖ成分をｔｔ、ｔｘ。

ｔｖとする。Ｌ軸、Ｖ軸方向の運動による渦電流磁界も
同様に定義する。

上記記号を使用してδ１、δ２、δ３は次式で表される
。

磁力側は地球磁界を検出するので、検出計Ｈｅ　ｃｌは
、 Ｈｅｄ＝Ｈｅｄ　−）１ｅ／ｌｌｅ　　　　　　　　　
　＠１故に、 Ｈｅ　ｄ　＝ＩＩｅ　Ｃ（ｔＬ　−ＩＩ　１　）　ｃ、
ｏｓＸ　（ｃｏｓＸ）’＋ｎｊｃｏｓＸ　（ｃｏｓＹ）
　　’　＋ｖｔｃｏｓＸ　（ｃｏｓＺ）　　’　＋ｔ　
　７！ｃｏｓＹ　−（ｃｏｓＸ）　　’　十ｖ　　ｎｃ
ｏｓＹ　（ｃｏｓＺ）　　’　−１−ｔｖｃｏｓＺ　（
ｃｏｓＸ）　　’　＋ｖ　１ｃｏｓＺ　（ｃｏｓＹ）　
　’　＋　（ｖｖ　−（ｌ　Ｌ）　ｃｏｓＺ・（ｃｏｓ
Ｚ）　　’　　　　　　　　　　　　　　　　　＠よっ
て、運動雑音は■＋０十〇式より次式で示される。

運動雑音−ＴｃｏｓＸ　−１−Ｌ　ｃｏｓＹ　＋−Ｖ　
ｃｏｓＺ＋Ｈｅ　Ｃ（ＴＴ　−ＶＶ）　ｃｏｓＸ十（Ｌ
Ｔ＋ＴＬ）　ｃｏｓＸｃｏｓＹ＋　　（ＶＴ＋ＴＶ）　
ｃｏｓＸｃｏｓＺ＋　　（ＬＬ−ＶＶ）　ｃｏｓＹ＋　
　（ＬＶ十νＴ）　ｃｏｓＹｃｏｓＺ）　　十＋１ｅ　
Ｃ（ｔｔ　−１２Ａ）　ｃｏｓＸ　（ｃｏｓＸ）　　’
　十ｊ！ｔｃｏｓＸ　・（ｃｏｓＹ）　　’　＋ｖｔｃ
ｏｓＸ　（ｃｏｓＺ）　　’　＋Ｌ　　ＡｃｏｓＹ　（
ｃｏｓＸ）　　’＋ｖ　　ｆｆｃｏｓＹ　（ｃｏｓＺ）
　　’　＋ｔｖｃｏｓＺ　（ｃｏｓＸ）　　＋　４−ｖ
ＮｃｏｓＺ　（ｃｏｓＹ）　　’　　→−（ｖｖ　−Ｒ
Ｒ）　ｃｏｓＺ　（ｃｏｓＺ）　　’　）　　＠第２図
に従来の雑音磁界発生器のブロックダイヤグラムを示す
。図において、発振器１からはロール運動ｃｏｓ甲、発
振器２はピッチ運動ｃｏｓｙλ、発振器はヨー運動ｃｏ
ｓΩをそれぞれ発振する。

システムコントローラ１０は方位切換器１１と運動切換
器１２とを含んでいる。２０は前記発振切換器ｌ、方位
切換器１１、運動切換器１２からの信号を受けてロール
方向余弦を計算するロール方向余弦回路、３０は前記発
振切換器２、方位切換器１１、運動切換器１２からの信
号を受けてピッチ方向余弦を計算するピッチ方向余弦回
路、４０は前記発振切換器３、方位切換器１１、運動切
換器１２からの信号を受けてヨ一方向余弦を言１算する
ヨ一方向余弦回路である。

また５０．６０．７０はそれぞれロール方向余弦回路２
０、ピッチ方向余弦回路３０およびヨ一方向余弦回路４
０からの信号を受けて永久磁気雑音Ｈｐ　、誘導磁気雑
音Ｈｉ、渦電流磁気雑音Ｈｅを計算する永久磁気雑音計
算回路、誘導磁気雑音計算回路、渦電流磁気雑音計算回
路である。８０は前記永久磁気雑音計算回路５０、誘導
磁気雑音計算回路６０、渦電流磁気雑音１１算回路７０
の信号を受けて金側する加算回路である。

即ち、ロール方向余弦回路２０の出力は前記０式、ピッ
チ方向余弦回路３０の出力は前記０式、ヨ一方向余弦回
路４０の出力は前記０式の出力にそれぞれ相当している
。また永久磁気雑音計算回路５０の出力は前記０式、誘
導磁気雑音計算回路６０の出力は前記０式、渦電流磁気
雑音計算回路７０の出力は前記０式の出力にそれぞれ相
当している。

溌剥方羞決上」５上４ユ澗泗森 しかしながら、従来の回路構成は複雑かつ大規模である
ため、装置が大型化するとともに、コスト高になるとい
う問題がある。

この発明は上記事情に罵がみてなされたもので、回路構
成が簡単で少規模（可ＩＢＩ型）でコストの安い雑音磁
界発生器を提供することを目的としてい剛謬”Ｊ５Ｊ′
３”　７た　の−立 この発明に係る雑音磁界発生器は、ピッチ運動ｓｉｎω
１ｔを出力する第１の発振器と、ロール運動ｓｉｎω２
Ｌを出力する第２の発振器と、前記各発振器の出力をそ
れぞれ９０゛位相変換する第１の位相器、第２の位相器
と、前記位相器および発振器の出力に基づいて地球磁界
成分 ｔｌｘ＝ｓｉｎωｌｔ・ｃｏｓω２ｔ １１ｙ−ｓｉｎω２ｔ １１ｚ−ｃｏｓ　ω１ｔ　赤ｃｏｓ　ω２ｔを出力する
手段と、前記地球磁界の各成分をノルマライズする第１
、第２、第３の割算回路と、各割算回路の出力を微分す
る第１、第２、第３の微分回路と、前記各微分回路およ
び各割算回路の出力に基づいて（２０）式の演算を行う
四則演算回路とを具備している。

立聞 まず、ｘ、ｙ、、ｚの各軸の地球磁界成分（Ｉｌｘ。

Ｈｙ、１１ｚ）として前記２個の発振器により変数ＩＩ
に、Ｈｙ、　ｌｌｚの一次独立な成分を作る。そのあと
、前記地球磁界成分をノルマライズし、各方向余弦を作
る。つぎに各方向余弦を微分し、微分後の出力と微分前
の出力を四則演算回路に入力して（２０）式にて表され
る演算を行う。

爽施側− 第１図に本発明に係る雑音磁界発生器のブロックダイヤ
グラムを示す。

まず、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の地球磁界成分（１１×、Ｈｙ
、　Ｈｚ）として２個の発振器により変数１１×、ｌｌ
ｙ、１１ｚの一次独立な成分を作る。即ち、図において
、第１の発振器１からはピッチ運動ｓｉｎω１ｔ、第２
の発振器２はロール運動ｓｉｎω２Ｌを出力する。第１
の位相器１、第２の位相器２はそれぞれ前記発振器１お
よび発振器２の出力をｃｏｓωＩｔ、　ｃｏｓω。

２ｔに変換する。第１の乗算器１は前記出力から地球磁
界成分Ｈｘを出力し、第２の乗算器２は地球磁界成分１
１ｚを出力する。ここで、前記地球磁界の各成分は次式
で表される。

Ｈｘ−ｓｉｎωＩｔ−ｃｏｓω２Ｌ Ｈｙ＝ｓｉｎ　　ω２ｔ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　＠前記Ｈｘ、　Ｉｌｙ、ｌｌｚはそのあ
と第１の割算器１、第２の割算器２および第３の割算器
３によりＨｅでもって割算され、各方向余弦ｃｏｓＸ　
（−Ｈｘ／Ｈｅ）　、ｃ。

ｓ　Ｙ　　（−Ｈｙ／１ｉｅ）　、ｃｏｓＺ　（＝Ｈｚ
／１ｉｅ）が前記各割算器から出力される。

さらにその後、各方向余弦は第１の微分回路、第２の微
分回路、第３の微分回路により微分されて、前記方向余
弦とともに四則演算回路１００に入力し、運動雑音信号
が作られる。

即ち、前記四則演算回路１００の出力は次式にて表され
る。

運動雑音−ｃｏｓＸ　（Ｋｌ　＋　Ｋ２ｃｏｓＸ　＋　
Ｋ３ｃｏｓＹ　＋　Ｋ４ｃｏｓＺ　＋［５（ｃｏｓＸ）
　’→−に６　（ｃｏｓＹ）　’→−に７　（ｃｏｓＺ
）　’　）　十ｃｏｓＹ　（Ｋ８　＋　Ｋ９ｃｏｓＹ＋
に１０ｃｏｓＺ　　＋に１１　　（ｃｏｓＸ）　　’　
＋に１２　　（ｃｏｓＺ）　　’　）　　十ｃｏｓＺ　
（Ｋ１３　　＋に１４　　（ｃｏｓＸ）　　’＋に１５
　　（ｃｏｓＹ）　　’＋に１６　　（ｃｏｓＺ）　　
’）　　　ｅｉｉ＞但し、Ｋｌ−に１６は次式で表され
る定数である。

に１＝Ｔ　、　Ｋ２＝ｌｌｅ　（ＴＴ−ＶＶ）　　、Ｋ
３＝Ｈｅ　（ＬＴＴＴＬ）　　、Ｋ４＝ｔｌｅ　（ＶＴ
＋ＴＶ）　、Ｋ５”ｌｌｅ　（ＬＬ　−Ｉ　Ｐ　）　、
Ｋ６＝ｌＩｅ・　１　ｔ　　、に７−１１ｅｖｔＳ　Ｋ
８＝Ｌ　　、、に９＝ｌｌｅ　　（ＬＬ−ＶＶ）　　、
ＫＩＯ＝Ｈｅ　（ＬＶＶＶＬ）　、Ｋｌｌ　　＝Ｈｅ−
ｔ　　１、Ｋ１２　　＝ｌｌｅ・ｖ　　ｌ、に１３　　
＝Ｖ　　、に１４　　＝Ｈｅ・Ｌｖ、に１５　　＝ｌｌ
ｅ・　１ｖ［１Ｂ　＝ｌＩｅ　（ｖｖ　−４２ｊ！　）
である。

溌１ｈ■ガ果 本発明に係る雑音磁界発生器は第１図からみて判るよう
に、２個の発振器と乗算器、微分回路および四則演算回
路とから構成されているので、構成が従来のものと比較
して簡単であり、小型かつ安価に製造することが、でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の雑音磁界発生器のブロックダイヤグラ
ム、第２図は、従来の雑音磁界発生器のブロックダイヤ
グラムをそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピッチ運動ｓｉｎ　ω１ｔを出力する第１の発振
   器と、ロール運動ｓｉｎ　ω２ｔを出力する第２の発振
   器と、前記各発振器の出力をそれぞれ９０°位相変換す
   る第１の位相器、第２の位相器と、前記位相器および発
   振器の出力に基づいて地球磁界成分 Ｈｘ＝ｓｉｎ　ω１ｔ・ｃｏｓ　ω２ｔ Ｈｙ＝ｓｉｎ　ω２ｔ Ｈｚ＝ｃｏｓ　ω１ｔ・ｃｏｓ　ω２ｔ を出力する手段と、前記地球磁界の各成分をノルマライ
   ズする第１、第２、第３の割算回路と、各割算回路の出
   力を微分する第１、第２、第３の微分回路と、前記各微
   分回路および各割算回路の出力に基づいて（２０）式の
   演算を行う四則演算回路とを具備したことを特徴とする
   雑音磁界発生器。