RU1788436C - Устройство дл определени магнитного азимута - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к навигационному приборостроению и может быть использовано дл  определени  ориентации объекта по отношению к магнитному полю Земли. Сущность изобретени : устройство содержит электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 2, резистор 10, конденсатор 11, синхронный детектор-усилитель 6, электрический двига- тель 7 и редуктор 8, корпуса которых жестко св заны с контролируемым объектом, расположенную горизонтально вращающуюс  платформу 4, имеющую отсчетный лимб, указатель угла 5 ориентации, размещенный на объекте против лимба, причем отрицательна  клемма источника анодного напр жени  соединена с катодом ЭЛТ шиной, расположенной по образующей колбы, по: ложительна  клемма упом нутого источника через резистор 10 объединена с анодом и далее через конденсатор 11с первым входом синхронного детектора-усилител  6, второй вход которого подключен ко второму выходу генератора пилообразного напр жени  3. 6 ил. ел С

Description

Изобретение относитс  к области навигационного приборостроени  и может быть использовано дл  определени  ориентации объекта по отношению к магнитному полю Земли.

Известны дистанционный индукционный компас и датчик дистанционного магнитного компаса, которые служат дл  определени  положени  обьекта относительно вектора индукции магнитного пол  Земли.

Однако указанные устройства имеют низкую чувствительность, что ограничивает область их применени .

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее источник анодного напр жени , электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) и генератор пилообразного напр жени , соединенный с отклон ющими пластинами . Однако это устройство имеет достаточно большую погрешность в определении угла ориентации обьекта по отношению к магнитному полю Земли. Действительно, отсчет этого угла в указанном устройстве производитс  по свет щемус  п тну на экране ЭЛТ. П тно имеет каплеобразную форму. Острие его расположено в центре экрана, а ориентаци  расшир ющейс  части указывает направление магнитного меридиана. Угол ориентации обьекта в этом случае не может быть определен точнее 3-5 угловых градусов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что ус- . тройство дл  определени  магнитного азимута ,содержащее корпус, электронно-лучевую трубку с катодом, анодом , подключенными к источнику напр жени , и отклон ющими пластинками, соединенными с генератором переменного напр жени , и узел регистрации, согласно изобретению снабжено синхронным детектором , усилителем и подключенным к его выходу двигателем с редуктором, электронно-лучева  трубка установлена горизонтально и соединена с редуктором с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, а анод электронно-лучевой трубки подключен к источнику напр жени  через введенный резистор, первый и второй входы синхронного детектора-усилител  подключены соответственно, к выходу генератора переменного напр жени  и через введенный конденсатор к аноду, причем узел регистрации выполнен в виде указател  поворота.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема предложенного устройства; на

фиг. 2 - эквивалентна  схема витка с измен ющейс  площадью; на фиг. 3 - векторна  диаграмма разложени  горизонтальной составл ющей вектора магнитной индукции 5 на ортогональные составл ющие; на фиг. 4,5 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства; на фиг, ба и 66 - векторна  диаграмма скорости электронов, образующих лучок;и векторна  диаграмма силы

0 Лоренца, действующей на эти электроны.

Устройство содержит источник напр жени  1, соединенный с катодом электронно-лучевой трубки 2, отклон ющие пластины, соединенные с генератором пе5 ременного напр жени  3, узел регистрации 4,5, синхронный детектор-усилитель 6 и подключенный к его выходу, двигатель 7 с редуктором 8, электронно-лучева  трубка 2 установлена горизонтально и соединена с

0 редуктором 8 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости относительно основани  9, а анод ЭЛТ. подключен к источнику напр жени  через резистор 10, первый и второй входы синхронного детектора-уси5 лител  6 подключены, соответственно, к выходу генератора переменного напр жени  3 и через конденсатор 11 к аноду, причем узел регистрации выполнен в виде указател  поворота и включает в себ  лимб 4 и

0 указатель 5.

Работа устройства происходит следующим образом.

На вертикально отклон ющие пластины ЭЛТ подаетс  сигнал с первого выхода гене5 ратора переменного напр жени  3, вырабатывающий сигнал пилообразной формы, имеющий рабочую частоту несколько сот кГц, что обеспечивает высокочастотное сканирование электронного луча в вертикаль0 ной плоскости. Т.о., образуетс  контур, в состав которого вход т шина, соедин юща  отрицательную клемму источника питани  с катодом, анод трубки и сканирующий электронный луч. Описанный контур можно

5 представить в виде эквивалентного витка с измен ющейс  площадью (см.фиг.2).

Причем перва  составл юща  площади витка Si измен етс  с частотой, определ емой сигналом генератора пилообразного

0 напр жени  3, а втора  составл юща  - $2 остаетс  неизменной, что обусловлено огра- ничейным полем сканировани  пучка электронов . При этом в витке наводитс  переменна  ЭДС (Е ).

5 Вектор магнитной индукции пол  Земл  можно представить в виде двух составл ющих - горизонтальной и вертикальной. Последн   направлена вдоль плоскости описанного выше контура и, следовательно, не вли ет на работу устройства. Поэтому

далее в тексте под символом В$ следует понимать вектор горизонтальной составл ющей магнитной индукции Земли. Его можно разложить относительно упом нутого выше контура и выделить нормальную Вт и продольную В2 составл ющие (см.фиг.3), последн   из которых не вли ет на работу устройства, поскольку направлена вдоль плоскости контура. Величина нормальной составл ющей выражаетс  следующим образом:

Bi B2Sina.

Тогда магнитный поток, пронизывающий контур, определ етс  равенством:

I BiSi;

где Si - площадь той части контура, в пределах которой сканирует электронный луч, иначе говор , полезна  площадь.

ЭДС, наводима  в контуре, имеет вид:

E,f B38ina

d Si dt

Очевидно, полезна  площадь есть некотора  функци  времени Si Si(t),причем можно выделить две составл ющие этой функции. Перва  Si(t) r Kit характеризует изменение полезной площади за врем  пр мого хода луча, т.е. от Simin (Simin 0) до Simax, втора  - Si Simax - K2t - за врем 

Обратного ХОДа луча, ОТ Simax ДО Simax.

Si(t)Kn

S(t) Simax- K2t

Таким образом, ЭДС наводимую в контуре, также следует представить в виде двух составл ющих:

Ei KiB3Sin а(пр мой ход луча) Е2 -К2 Вз Sin а (обратный ход луча) причем величина Е2 заметно превосходит Ет, так как врем  обратного хода луча гораздо меньше пр мого хода (К2 Ki).

Принцип действи  устройства можно по снить также и на основе электронного механизма возникновени  ЭДС индукции. Рассмотрим отдельно вз тый электрон пучка . Вектор его скорости может быть представлен в виде двух составл ющих - горизонтальной (от анода к катоду) и вертикальной , обусловленной действием отклон ющих пластин. На движущийс  электрон воздействует горизонтальна  составл юща  индукци  магнитного пол  Земли

(см.фиг. 6,а), где векторы VB и Vr расположены в вертикальной плоскости. К возникнове- нию переменной ЭДС, св занной с индукцией магнитного пол  Земли, приводит вертикальна  составл юща  скорости электрона. Наличие Вз, действующей на вертикально перемещающийс  электрон, приводит к по влению силы Лоренца Рл. Она направлена перпендикул рно плоскости векторов VB, Вз. На фиг. 66 изображены векторы Вз и Рл, расположенные в горизонтальной плоскости. Направление Рл определ етс  углом / и знаком VB (на данной фигуре VB не изображена, она перпендикул рна плоскости чертежа). ,,

Сила Рл имеет две составл ющие Рл , Рл

перва  из них совпадает по направлению

или противоположна направлению вектора

Vr. Так при пр мом ходе луча и направлении

Вз,указанном на фиг. басила Рл совпадает с направлением Vr. а при обратном ходе противоположна ему.

В случае совпадени  направлений Рг и Vr электрон приобретает дополнительное

ускорение, в другом случае он уменьшает скорость. С учетом действи  силы Лоренца на все электроны пучка это приведет к увеличению или уменьшению величины тока, протекающего через резистор 10, на котором выдел етс  переменна  ЭДС.

Следует отметить, что сила Лоренца возникает также и дл  составл ющей Vr, причем направление силы оказываетс  перпендикул рно к направлению электронного

пучка, однако эта составл юща  силы Лоренца не приводит к ускорению или замедлению движени  электрона и, естественно, к возникновению переменной ЭДС.

Напр жение переменной пол рности

от ЭДС;наводимой в контуре (см.фиг. 4 - Е,, случае а 0,в, в случае а 0),выдел етс  на резисторе 10 и через разделительный конденсатор 11 поступает на первый вход синхронного детектора-усилител  6. На

второй вход детектора поступает сигнал со второго выхода генератора переменного напр жени , вызывающий замыкание ключа на врем  обратного хода луча. За счет этого происходит запоминание и усиление

величины напр жени ,определ емой Е2 (см.фиг.4).

Напр жение с выхода синхронного детектора-усилител  6 подаетс  в цепь питани  двигател  посто нного тока 7. Величина

и пол рность выходного напр жени  детектора 6 определ етс  ориентацией ЭЛТотносительно магнитного пол  Земли Зависимость (а)приведена на фигуре 5. Направление вращени 

двигател  определ етс  пол рностью питающего напр жени  и организуетс  таким образом, чтобы свести угол а к О (см,фиг.5). При этом двигатель 7 через редуктор 8 вращает лимб 4 до тех пор, пока ЭДС, наводима  в контуре, не окажетс  равной 0, т.е. плоскость контура, описываема  выше,будет направлена по магнитному меридиану. Тогда указатель угла ориентации 5, укрепленный неподвижно на основании 9, укажет на отсчетном лимбе, нанесенном на плоскости вращающейс  платформы, угол ориентации объекта по отношению к магнитному полю Земли.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  определени  магнитного азимута, содержащее корпус, эл ектрон- но-лучевую трубку с катодом, анодом, подключенными к источнику напр жени , и

   отклон ющими пластинами, соединенными с генератором переменного напр жени , и узел регистрации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено синхронным детектором-усилителем и подключенным к его выходу двигателем с редуктором электронно-лучева  трубка установлена горизонтально и соединена с редуктором с возможностью поворота в

   горизонтальной плоскости, а анод электронно-лучевой трубки подключен к источнику напр жени  через введенный резистор, первый и второй входы синхронного детектора-усилител  подключены соответственно к выходу генератора переменного напр жени  и через введенный конденсатор - к аноду электронно-лучевой трубки, причем узел регистрации выполнен в виде указател  поворота.

   Ф ,($,) &,В9-&п .

   Фиг. 3