RU2171476C1 - Facility determining position of object ( versions ) - Google Patents

Facility determining position of object ( versions ) Download PDF

Info

Publication number
RU2171476C1
RU2171476C1 RU2000114436/09A RU2000114436A RU2171476C1 RU 2171476 C1 RU2171476 C1 RU 2171476C1 RU 2000114436/09 A RU2000114436/09 A RU 2000114436/09A RU 2000114436 A RU2000114436 A RU 2000114436A RU 2171476 C1 RU2171476 C1 RU 2171476C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
inputs
blocks
sensor
amplifier
Prior art date
Application number
RU2000114436/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.М. Смирнов
Original Assignee
Смирнов Борис Михайлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Смирнов Борис Михайлович filed Critical Смирнов Борис Михайлович
Priority to RU2000114436/09A priority Critical patent/RU2171476C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2171476C1 publication Critical patent/RU2171476C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement technology, design of aids measuring coordinates, velocity and angle values of object in automatic control systems. SUBSTANCE: enhanced speed of response in determination of position of object is achieved as position of object is determined thanks to measurement of three components of vector of magnetic induction created by one or two inductance coils put on object by three three-component transmitters placed in vertexes of triangle. Facility determining position of object in agreement with first version has inductance coil placed on object, three three-component magnetosensitive transmitters located in vertexes of triangle, nine amplification-conversion units, alternating voltage generator and computer connected in certain circuit. Facility determining position of object in correspondence with second version has two inductance coils with mutually orthogonal axes placed on object, three three-component magnetosensitive transmitters located in vertexes of triangle, eighteen amplification-conversion units, alternating voltage generator and computer connected in certain circuit. EFFECT: enhanced speed of response of facility. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для создания средств измерения координат, скорости и угловых величин объекта в автоматических системах управления. Известное устройство, реализующее способ определения положения объекта [1]. The invention relates to the field of measuring equipment and can be used to create means for measuring the coordinates, speed and angular values of an object in automatic control systems. A known device that implements a method for determining the position of an object [1].

Известное устройство состоит из двух катушек индуктивности с взаимно ортогональными осями, генератора напряжений разных частот, у которого первый и второй выходы подключены к выводам первой катушки индуктивности, а третий и четвертый выходы - к выводам второй катушки индуктивности, двух трехкомпонентных датчиков, шести усилителей переменных напряжений, вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу одного из трехкомпонентных датчиков, и двенадцати преобразовательных блоков. Параллельно соединенные первые входы первого и седьмого, второго и восьмого, третьего и девятого, пятого и одиннадцатого, шестого и двенадцатого преобразовательных блоков подключены соответственно к выходам первого, второго, третьего, четвертого, пятого шестого усилителей переменных напряжений. Вторые входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого преобразовательных блоков подключены к пятому, а вторые входы седьмого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого преобразовательных блоков подключены к шестому выходу генератора напряжений разных частот. При этом обе катушки индуктивности размещены на объекте. The known device consists of two inductors with mutually orthogonal axes, a voltage generator of different frequencies, in which the first and second outputs are connected to the terminals of the first inductor, and the third and fourth outputs to the conclusions of the second inductor, two three-component sensors, six variable voltage amplifiers , the input of each of which is connected to the corresponding output of one of the three-component sensors, and twelve converter blocks. Parallel connected first inputs of the first and seventh, second and eighth, third and ninth, fifth and eleventh, sixth and twelfth conversion blocks are connected respectively to the outputs of the first, second, third, fourth, fifth sixth amplifiers of alternating voltage. The second inputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth converter blocks are connected to the fifth, and the second inputs of the seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth converter blocks are connected to the sixth output of a voltage generator of different frequencies. In this case, both inductors are placed on the object.

Известное устройство работает следующим образом. Генератор напряжений разных частот создает переменные напряжения с частотами f1, f2, одно из которых подается на первую катушку индуктивности, а второе напряжение подается на вторую катушку индуктивности. Токи, протекающие в катушках индуктивности, создают магнитные поля с соответствующими частотами f1 и f2. Магнитные поля индуктируют три переменные ЭДС в каждом из трехкомпонентных датчиков, пропорциональные составляющим векторов магнитной индукции. Эти ЭДС усиливаются усилителями переменных напряжений, которые одновременно выполняют роль согласующих узлов между датчиками и преобразовательными блоками. Каждый преобразовательный блок состоит из полосового фильтра и синхронного детектора. Полосовые фильтры первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого преобразовательных блоков настроены на переменные напряжения с частотой f1, а на синхронные детекторы этих блоков подается переменное напряжение с частотой f1 с пятого выхода генератора напряжений разных частот. Полосовые фильтры седьмого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого преобразовательных блоков настроены на переменное напряжение с частотой f2, а на синхронные детекторы этих блоков подается переменное напряжение с частотой f2 с шестого выхода генератора напряжений разных частот. В результате этого преобразовательные блоки выделяют сигналы, пропорциональные составляющим векторов магнитной индукции, созданной катушками индуктивности в местах размещения датчиков. Синхронное детектирование обеспечивает измерение сигналов пропорционально изменению их амплитуд и фаз. По измеренным в двух точках пространства значениям составляющих векторов магнитной индукции и взаимному расположению трехкомпонентных датчиков определяют координаты катушек индуктивности, а значит и координаты объекта, и векторы дипольных магнитных моментов этих катушек, например, по алгоритму изложенному в работе [2]. Определение углового положения объекта осуществляется по направляющим косинусам векторов дипольных магнитных моментов катушек индуктивности, каждая из которых связана с объектом. Направления векторов магнитных моментов катушек индуктивности жестко связаны с осями этих катушек [3] , поэтому направляющие косинусы векторов магнитных моментов определяют и угловое положение этих катушек, а значит и объекта.The known device operates as follows. A voltage generator of different frequencies creates alternating voltages with frequencies f 1 , f 2 , one of which is supplied to the first inductor, and the second voltage is supplied to the second inductor. The currents flowing in the inductors create magnetic fields with the corresponding frequencies f 1 and f 2 . Magnetic fields induce three EMF variables in each of the three-component sensors, proportional to the components of the magnetic induction vectors. These EMFs are amplified by amplifiers of alternating voltages, which simultaneously serve as matching nodes between the sensors and the converter units. Each converter unit consists of a bandpass filter and a synchronous detector. The band-pass filters of the first, second, third, fourth, fifth and sixth conversion blocks are tuned for alternating voltages with a frequency f 1 , and synchronous detectors of these blocks are supplied with alternating voltage with a frequency f 1 from the fifth output of a voltage generator of different frequencies. The band-pass filters of the seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth converter blocks are configured for alternating voltage with a frequency f 2 , and synchronous detectors of these blocks are supplied with alternating voltage with a frequency f 2 from the sixth output of a voltage generator of different frequencies. As a result of this, the converter blocks emit signals proportional to the components of the magnetic induction vectors created by the inductors in the locations of the sensors. Synchronous detection provides the measurement of signals in proportion to the change in their amplitudes and phases. The values of the components of the magnetic induction vectors measured at two points in space and the relative position of the three-component sensors determine the coordinates of the inductors, and therefore the coordinates of the object, and the vectors of dipole magnetic moments of these coils, for example, according to the algorithm described in [2]. The angular position of the object is determined by the direction cosines of the vectors of dipole magnetic moments of the inductors, each of which is connected with the object. The directions of the magnetic moment vectors of the inductance coils are rigidly connected with the axes of these coils [3], therefore, the direction cosines of the magnetic moment vectors determine the angular position of these coils, and hence the object.

Известное техническое решение обеспечивает определение положения объекта в течение значительного времени, которое не соответствует требованиям для решения частных задач. Это обусловлено тем, что при отсутствии каких-либо сведений о местоположении объекта определение его положения осуществляется численным методом путем задания массива случайных значений координат объекта, которые могут существенно отличаться от действительных. Known technical solution provides the determination of the position of the object for a considerable time, which does not meet the requirements for solving particular problems. This is due to the fact that in the absence of any information about the location of the object, its position is determined numerically by setting an array of random values of the object's coordinates, which can differ significantly from the actual ones.

Известно устройство для определения положения объекта [4], которое по совокупности существенных признаков наиболее близко предлагаемому и принято за прототип. Известное устройство состоит из трех катушек индуктивности, размещенных на объекте, двух трехкомпонентных магниточувствительных датчиков, восемнадцати усилительно-преобразовательных блоков, генератора переменных напряжений и вычислительного блока. Первые входы первого, седьмого и десятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу первого датчика, первые входы второго, восьмого и одиннадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к второму выходу первого датчика, первые входы третьего, девятого и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к третьему выходу первого датчика, первые входы четвертого, тринадцатого и шестнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу второго датчика, первые входы пятого, четырнадцатого и семнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к второму выходу второго датчика, первые входы шестого, пятнадцатого и восемнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к третьему выходу третьего датчика, первый выход генератора переменных напряжений подключен к вторым входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков, второй выход - к вторым входам десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, третий и четвертый - к выводам первой катушки индуктивности, пятый и шестой - к выводам второй катушки индуктивности, седьмой и восьмой - к выводам третьей катушки индуктивности, девятый - к вторым входам седьмого, восьмого, девятого, шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, а выходы всех восемнадцати усилительно-преобразовательных блоков подключены к входам вычислительного блока. A device is known for determining the position of an object [4], which, according to the set of essential features, is closest to the proposed one and is taken as a prototype. The known device consists of three inductors located on the object, two three-component magnetosensitive sensors, eighteen amplifier-converter blocks, an alternating voltage generator and a computing unit. The first inputs of the first, seventh and tenth amplifier-converter blocks are connected to the first output of the first sensor, the first inputs of the second, eighth and eleventh amplifier-converter blocks are connected to the second output of the first sensor, the first inputs of the third, ninth and twelfth amplifier-converter blocks the output of the first sensor, the first inputs of the fourth, thirteenth and sixteenth amplification-conversion blocks are connected to the first output of the second sensor, the first input of the fifth, fourteenth and seventeenth amplification converter blocks are connected to the second output of the second sensor, the first inputs of the sixth, fifteenth and eighteenth amplification converter blocks are connected to the third output of the third sensor, the first output of the alternating voltage generator is connected to the second inputs of the first, second, third, fourth , fifth and sixth amplification-conversion blocks, the second output is to the second inputs of the tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth and fifteen of the second amplifier and converter blocks, the third and fourth to the terminals of the first inductor, the fifth and sixth to the terminals of the second inductor, the seventh and eighth to the terminals of the third inductor, the ninth to the second inputs of the seventh, eighth, ninth, sixteenth, seventeenth and the eighteenth amplifier-converter blocks, and the outputs of all eighteen amplifier-converter blocks are connected to the inputs of the computing unit.

Известное техническое решение работает следующим образом. В трех катушках индуктивности, подключенных к генератору переменных напряжений протекают токи разных частот f1, f2, f3. В результате этого катушки индуктивности воспроизводят переменные магнитные поля с частотами, f1, f2, f3. В двух трехкомпонентных магниточувствительных датчиках (например, в пассивных индукционных датчиках) по каждой из трех магниточувствительных осей соответствующего датчика индуктируются переменные ЭДС, каждая из которых пропорциональна составляющей вектора магнитной индукции, созданной катушками индуктивности с соответствующими частотами f1, f2, f3. Эти ЭДС усиливаются и детектируются соответствующими усилительно-преобразовательными блоками, каждый из которых состоит из избирательного усилителя и синхронного детектора. Для этого на вторые входы усилительно-преобразовательных блоков подаются опорные напряжения с соответствующими частотами f1, f2, f3 с генератора переменных напряжений, а на первые входы этих блоков подаются с соответствующих выходов трехкомпонентных датчиков переменные ЭДС. В результате этого на выходах усилительно-преобразовательных блоков будут сигналы соответствующих полярностей, пропорциональные амплитудам проекций векторов магнитной индукции на оси чувствительности датчиков. По сигналам с выходов усилительно-преобразовательных блоков и взаимному местоположению трехкомпонентных датчиков осуществляется определение в вычислительном блоке координат каждой катушки индуктивности, например, по алгоритму, изложенному в работе 12]. Три катушки индуктивности, являющиеся дипольными источниками, переменных магнитных полей, размещены на объекте в вершинах прямоугольного треугольника, катеты которого совпадают с осями декартовой системы координат. Определив координаты катушек индуктивности и зная размещение этих катушек индуктивности в декартовой системе координат, жестко связанной с объектом, находят направляющие косинусы осей этой системы координат, а следовательно, и угловое положение объекта по известному алгоритму [5].Known technical solution works as follows. In three inductors connected to an alternating voltage generator, currents of different frequencies f 1 , f 2 , f 3 flow. As a result of this, the inductors reproduce alternating magnetic fields with frequencies, f 1 , f 2 , f 3 . In two three-component magnetosensitive sensors (for example, in passive induction sensors), EMF variables are induced on each of the three magnetically sensitive axes of the corresponding sensor, each of which is proportional to the component of the magnetic induction vector created by the inductors with the corresponding frequencies f 1 , f 2 , f 3 . These EMFs are amplified and detected by respective amplification-conversion units, each of which consists of a selective amplifier and a synchronous detector. To do this, reference voltages with the corresponding frequencies f 1 , f 2 , f 3 from the alternating voltage generator are supplied to the second inputs of the amplifier-converter blocks, and variable EMFs are supplied to the first inputs of these blocks from the corresponding outputs of the three-component sensors. As a result of this, at the outputs of the amplifier-converter blocks there will be signals of corresponding polarities proportional to the amplitudes of the projections of the magnetic induction vectors on the sensitivity axis of the sensors. The signals from the outputs of the amplifier-conversion units and the relative position of the three-component sensors are used to determine the coordinates of each inductance coil in the computing unit, for example, according to the algorithm described in [12]. Three inductors, which are dipole sources of variable magnetic fields, are placed on the object at the vertices of a right-angled triangle, whose legs coincide with the axes of the Cartesian coordinate system. Having determined the coordinates of the inductors and knowing the location of these inductors in a Cartesian coordinate system, rigidly connected with the object, find the direction cosines of the axes of this coordinate system, and therefore the angular position of the object according to the known algorithm [5].

Известное техническое решение, содержащее два трехкомпонентных магниточувствительных датчика и разнесенные в пространстве катушки индуктивности, являющиеся источниками магнитного поля, обеспечивают определение положения объекта в течение длительного времени, которое может составлять единицы секунд при использовании современных ЭВМ типа "Pentium" с тактовой частотой (500-600) МГц, что не соответствует требованиям для решения частных задач. Это обусловлено тем, что при отсутствии каких-либо сведений о местоположении объекта определение его положения осуществляется численным методом путем задания массива случайных значений координат объекта, которые могут существенно отличаться от действительных. A well-known technical solution containing two three-component magnetosensitive sensors and inductance coils spaced in space, which are sources of a magnetic field, provides an object position determination for a long time, which can be several seconds when using modern Pentium computers with a clock frequency (500-600 ) MHz, which does not meet the requirements for solving particular problems. This is due to the fact that in the absence of any information about the location of the object, its position is determined numerically by setting an array of random values of the object's coordinates, which can differ significantly from the actual ones.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для определения положения объекта, отличающегося от прототипа быстродействием определения положения объекта. Поставленная задача создания устройства для определения положения объекта решается за счет измерения составляющих векторов магнитной индукции тремя трехкомпонентными датчиками, размещенными в вершинах треугольника, созданной одной и двумя катушками индуктивностями, размещенными на объекте. The task of the invention is to provide a device for determining the position of an object that differs from the prototype in the speed of determining the position of an object. The task of creating a device for determining the position of an object is solved by measuring the components of the magnetic induction vectors by three three-component sensors located at the vertices of a triangle created by one and two coils of inductances placed on the object.

Предлагаемое изобретение представляет два устройства для определения положения объекта, связанные между собой настолько, что они образуют единый изобретательский замысел. The present invention provides two devices for determining the position of an object, interconnected so much that they form a single inventive concept.

Предлагаемое устройство для определения положения объекта (по первому варианту), включающее катушку индуктивности, расположенную на объекте, два трехкомпонентных магниточувствительных датчика, девять усилительно-преобразовательных блоков, генератор переменных напряжений и вычислительный блок, первый вход первого усилительно-преобразовательного блока подключен к первому выходу первого датчика, первый вход второго усилительно-преобразовательного блока подключен к второму выходу первого датчика, первый вход третьего усилительно-преобразовательного блока подключен к третьему выходу первого датчика, первый вход четвертого усилительно-преобразовательного блока подключен к первому выходу второго датчика, первый вход пятого усилительно-преобразовательного блока подключен к второму выходу второго датчика, первый вход шестого усилительно-преобразовательного блока подключен к третьему выходу второго датчика, первый выход генератора переменных напряжений подключен к вторым входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков, а второй и третий выходы - к выводам катушки индуктивности, выходы всех девяти усилительно-преобразовательных блоков подключены к вычислительному блоку, снабжено третьим трехкомпонентным магниточувствительным датчиком, у которого первый выход подключен к первому входу седьмого усилительно-преобразовательного блока, второй выход - к первому входу восьмого усилительно-преобразовательного блока, третий выход - к первому входу девятого усилительно-преобразовательного блока, вторые входы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу генератора переменных напряжений, при этом трехкомпонентные магниточувствительные датчики размещены в вершинах треугольника. The proposed device for determining the position of the object (according to the first embodiment), including an inductor located on the object, two three-component magnetosensitive sensors, nine amplifier-converter blocks, an alternating voltage generator and a computing unit, the first input of the first amplifier-converter unit is connected to the first output of the first sensor, the first input of the second amplifier-converter unit is connected to the second output of the first sensor, the first input of the third amplifier-pr the educational unit is connected to the third output of the first sensor, the first input of the fourth amplifier-converter unit is connected to the first output of the second sensor, the first input of the fifth amplifier-converter unit is connected to the second output of the second sensor, the first input of the sixth amplifier-converter unit is connected to the third output of the second sensor , the first output of the alternating voltage generator is connected to the second inputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth amplifier-converter units, and the second and third outputs are connected to the terminals of the inductor, the outputs of all nine amplifier-converter blocks are connected to the computing unit, equipped with a third three-component magnetosensitive sensor, in which the first output is connected to the first input of the seventh amplifier-converter unit, the second output to the first input of the eighth amplifier-converter unit, the third output to the first input of the ninth amplifier-converter unit, the second inputs of the seventh, eighth and ninth amplifier but-converter blocks are connected to the first output of the alternating voltage generator, while three-component magnetosensitive sensors are located at the vertices of the triangle.

Предлагаемое устройство для определения положения объекта (по второму варианту), включающее две катушки индуктивности с взаимно ортогональными осями, расположенные на объекте, два трехкомпонентных магниточувствительных датчика, восемнадцать усилительно-преобразовательных блоков, генератор переменных напряжений и вычислительный блок, первые входы первого и десятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу первого датчика, первые входы второго и одиннадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к второму выходу первого датчика, первые входы третьего и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к третьему выходу первого датчика, первые входы четвертого и тринадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу второго датчика, первые входы пятого и четырнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к второму выходу второго датчика, первые входы шестого и пятнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к третьему выходу второго датчика, первый выход генератора переменных напряжений подключен к вторым входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков, второй выход - к вторым входам десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, третий и четвертый выходы - к выводам первой катушки индуктивности, а пятый и шестой выходы - к выводам второй катушки индуктивности, выходы всех восемнадцати усилительно-преобразовательных блоков подключены к вычислительному блоку, снабжено третьим трехкомпонентным магниточувствительным датчиком, у которого первый выход подключен к первым входам седьмого и шестнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, второй выход - к первым входам восьмого и семнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, третий выход - к первым входам девятого и восемнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, вторые входы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу генератора переменных напряжений, а вторые входы шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к второму выходу генератора переменных напряжений, при этом трехкомпонентные магниточувствительные датчики размещены в вершинах треугольника. The proposed device for determining the position of the object (according to the second option), including two inductors with mutually orthogonal axes located on the object, two three-component magnetosensitive sensors, eighteen amplifier-converter blocks, an alternating voltage generator and a computing unit, the first inputs of the first and tenth amplifier converter blocks are connected to the first output of the first sensor, the first inputs of the second and eleventh amplifier-converter blocks are connected They are connected to the second output of the first sensor, the first inputs of the third and twelfth amplifier-converter blocks are connected to the third output of the first sensor, the first inputs of the fourth and thirteenth amplifier-converter blocks are connected to the first output of the second sensor, the first inputs of the fifth and fourteenth amplifier-converter blocks are connected to the second output of the second sensor, the first inputs of the sixth and fifteenth amplification-conversion blocks are connected to the third output of the second sensor, the first output the alternating voltage generator is connected to the second inputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth amplification-conversion blocks, the second output is to the second inputs of the tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth and fifteenth amplification-conversion blocks, the third and fourth outputs are to the conclusions of the first inductor, and the fifth and sixth outputs to the conclusions of the second inductor, the outputs of all eighteen amplifier-converter blocks are connected to the computing unit, equipped with a third three-component magnetosensitive sensor, in which the first output is connected to the first inputs of the seventh and sixteenth amplification-conversion blocks, the second output is connected to the first inputs of the eighth and seventeenth amplification-conversion blocks, the third output is connected to the first inputs of the ninth and eighteenth amplification-conversion blocks, the second inputs of the seventh, eighth and ninth amplification-conversion blocks are connected to the first output of the alternating voltage generator, and the second inputs are sixteen the ninth, seventeenth and eighteenth amplification-conversion blocks are connected to the second output of the alternating voltage generator, while three-component magnetosensitive sensors are located at the vertices of the triangle.

Применение в предлагаемом техническом решении по первому варианту трех трехкомпонентных магниточувствительных датчиков, размещенных в вершинах треугольника, девяти усилительно-преобразовательных блоков, генератора переменных напряжений, вычислительного блока, катушки индуктивности, размещенной на объекте, которые включены между собой определенным образом, и измерение проекций трех векторов магнитной индукции, созданной катушкой индуктивности в местах размещения датчиков, обеспечивает определение координат катушек индуктивности и направляющих косинусов оси этой катушки, а следовательно, и определение положения объекта, на котором размещена упомянутая катушка, в течение времени, более чем на порядок меньшего по сравнению со временем определения положения объекта техническим решением, принятым за прототип, то есть быстродействие определения положения объекта предлагаемым техническим решением более чем на порядок превышает быстродействие определения положения объекта устройством, принятым за прототип. The use in the proposed technical solution according to the first embodiment of three three-component magnetosensitive sensors located at the vertices of a triangle, nine amplification-conversion blocks, an alternating voltage generator, a computational unit, an inductor placed on the object, which are connected among themselves in a certain way, and measuring projections of three vectors magnetic induction created by the inductor in the locations of the sensors, provides the determination of the coordinates of the inductors and the direction cosines of the axis of this coil, and therefore the determination of the position of the object on which the said coil is located, for a time more than an order of magnitude smaller than the time of determining the position of the object by the technical solution adopted for the prototype, that is, the speed of determining the position of the object the proposed technical solution is more than an order of magnitude faster than determining the position of an object by a device adopted as a prototype.

Применение в предлагаемом техническом решении по второму варианту трех трехкомпонентных магниточувствительных датчиков, размещенных в вершинах треугольника, восемнадцати усилительно-преобразовательных блоков, генератора переменных напряжений, вычислительного блока, включенных между собой определенным образом, двух с взаимно ортогональными осями катушек индуктивности, размещенных на объекте, которые подключены к генератору переменных напряжений, и измерение проекций шести векторов магнитной индукции, созданной двумя катушками индуктивности, в местах размещения датчиков, обеспечивает определение координат обеих катушек индуктивности и направляющих косинусов осей этих катушек, а следовательно, и определение положения объекта, на котором размещены упомянутые катушки при вращении объекта вокруг любой выбранной оси, в течение времени, более чем на порядок меньшего по сравнению со временем определения положения объекта техническим решением, принятым за прототип, то есть быстродействие определения положения объекта предлагаемым техническим решением более чем на порядок превышает быстродействие определения положения объекта устройством, принятым за прототип. The use in the proposed technical solution according to the second embodiment of three three-component magnetosensitive sensors located at the vertices of the triangle, eighteen amplifier-converter blocks, an alternating voltage generator, a computational unit connected in a certain way, two with mutually orthogonal axes of the inductor placed on the object, which connected to an alternating voltage generator, and measuring projections of six vectors of magnetic induction created by two coils in ductivity, in the locations of the sensors, provides the determination of the coordinates of both inductors and the directing cosines of the axes of these coils, and therefore, the position of the object on which these coils are located when the object rotates around any selected axis, for a time more than an order of magnitude smaller compared with the time of determining the position of the object by a technical solution adopted as a prototype, that is, the speed of determining the position of an object by the proposed technical solution is more than the order exceeds the speed of determining the position of an object by a device adopted as a prototype.

Таким образом, технический результат предлагаемого технического решения выражается в повышении быстродействия определения положения объекта по сравнению с прототипом. Thus, the technical result of the proposed technical solution is expressed in increasing the speed of determining the position of the object in comparison with the prototype.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующими графическими материалами. The essence of the proposed technical solution is illustrated by the following graphic materials.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для определения положения объекта по первому и второму вариантам. In FIG. 1 shows a block diagram of a device for determining the position of an object according to the first and second variants.

На фиг. 2 изображено пространственное расположение трехкомпонентных магниточувствительных датчиков в опорной декартовой системе координат OXYZ. In FIG. 2 shows the spatial arrangement of the three-component magnetosensitive sensors in the reference Cartesian coordinate system OXYZ.

Предлагаемое устройство для определения положения объекта по первому варианту (фиг. 1) состоит из трехкомпонентных магниточувствительных датчиков 1-3, оси чувствительности которых коллинеарны осям опорной декартовой системы координат OXYZ, девяти усилительно-преобразовательных блоков 4-12, генератора переменных напряжений 13, вычислительного блока 14 и катушки индуктивности 15, размещенной на объекте 16, ось которой совпадает, например, с осью O'X' декартовой системы координат O'X'Y'Z', жестко связанной с объектом 16. Первый вход блока 4 подключен к первому выходу датчика 1, первый вход блока 5 подключен к второму выходу датчика 1, первый вход блока 6 подключен к третьему выходу датчика 1, первый вход блока 7 подключен к первому выходу датчика 2, первый вход блока 8 подключен к второму выходу датчика 2, первый вход блока 9 подключен к третьему выходу датчика 2, первый вход блока 10 подключен к первому выходу датчика 3, первый вход блока 11 подключен к второму выходу датчика 3, первый вход блока 12 подключен к третьему выходу датчика 3, первый выход генератора 13 подключен к вторым входам блоков 4-12, а второй и третий выходы генератора 13 подключен к выводам катушки 15. При этом выходы A1-A9 блоков 4-12 подключены к входам блока 14, а датчики 1-3 размещены в вершинах треугольника.The proposed device for determining the position of the object according to the first embodiment (Fig. 1) consists of three-component magnetosensitive sensors 1-3, the sensitivity axes of which are collinear to the axes of the reference Cartesian coordinate system OXYZ, nine amplification-conversion blocks 4-12, alternating voltage generator 13, computing unit 14 and an inductor 15 located on the object 16, the axis of which coincides, for example, with the axis O'X 'of the Cartesian coordinate system O'X'Y'Z', rigidly connected to the object 16. The first input of block 4 is connected to sensor 1 output, the first input of block 5 is connected to the second output of sensor 1, the first input of block 6 is connected to the third output of sensor 1, the first input of block 7 is connected to the first output of sensor 2, the first input of block 8 is connected to the second output of sensor 2, the first the input of block 9 is connected to the third output of the sensor 2, the first input of block 10 is connected to the first output of the sensor 3, the first input of block 11 is connected to the second output of the sensor 3, the first input of block 12 is connected to the third output of the sensor 3, the first output of the generator 13 is connected to the second the inputs of blocks 4-12, and the second the second and third outputs of the generator 13 is connected to the terminals of the coil 15. The outputs A 1 -A 9 of blocks 4-12 are connected to the inputs of block 14, and the sensors 1-3 are located at the vertices of the triangle.

Предлагаемое устройство для определения положения объекта по второму варианту (фиг. 1) состоит из трехкомпонентных магниточувствительных датчиков 1-3, оси чувствительности которых коллинеарны осям опорной декартовой системы координат OXYZ, восемнадцати усилительно-преобразовательных блоков 4-12 и 17-25, генератора переменных напряжений 13, вычислительного блока 14, катушки индуктивности 15, ось которой совпадает с осью O'X' декартовой системы координат O'X'Y'Z', жестко связанной с объектом 16, и катушки индуктивности 26, ось которой совпадает с осью O'Y' системы координат O'X'Y'Z'. The proposed device for determining the position of the object according to the second embodiment (Fig. 1) consists of three-component magnetosensitive sensors 1-3, the sensitivity axes of which are collinear to the axes of the reference Cartesian coordinate system OXYZ, eighteen amplifier-converter blocks 4-12 and 17-25, an alternating voltage generator 13, of the computing unit 14, of the inductor 15, the axis of which coincides with the axis O'X 'of the Cartesian coordinate system O'X'Y'Z', rigidly connected to the object 16, and the inductor 26, the axis of which coincides with the axis O'Y ' from O'X'Y'Z 'coordinate systems.

Первые входы блоков 4 и 17 подключены к первому выходу датчика 1, первые входы блоков 5 и 18 подключены к второму выходу датчика 1, первые входы блоков 6 и 19 подключены к третьему выходу датчика 1, первые входы блоков 7 и 20 подключены к первому выходу датчика 2, первые входы блоков 8 и 21 подключены к второму выходу датчика 2, первые входы блоков 9 и 22 подключены к третьему выходу датчика 2, первые входы блоков 10 и 23 подключены к первому выходу датчика 3, первые входы блоков 11 и 24 подключены к второму выходу датчика 3, первые входы блоков 12 и 25 подключены к третьему выходу датчика 3, первый выход генератора 13 подключен к вторым входам блоков 4-12, второй выход генератора 13 подключен к вторым входам блоков 17-25, третий и четвертый выходы генератора 13 подключены к выводам катушки 15, а пятый и шестой выходы генератора 13 подключены к выводам катушки 26. При этом выходы А19 блоков 4-12 и выходы А10-A18 блоков 17-25 подключены к входам блока 14, а датчики 1-3 размещены в вершинах треугольника. Один датчик 27 (фиг. 2) размещен на оси OX, второй датчик 28 размещен в начале декартовой системы координат OXYZ в точке O и третий датчик 29 размещен по оси OZ.The first inputs of blocks 4 and 17 are connected to the first output of the sensor 1, the first inputs of blocks 5 and 18 are connected to the second output of the sensor 1, the first inputs of blocks 6 and 19 are connected to the third output of the sensor 1, the first inputs of blocks 7 and 20 are connected to the first output of the sensor 2, the first inputs of blocks 8 and 21 are connected to the second output of the sensor 2, the first inputs of blocks 9 and 22 are connected to the third output of the sensor 2, the first inputs of blocks 10 and 23 are connected to the first output of the sensor 3, the first inputs of blocks 11 and 24 are connected to the second the sensor output 3, the first inputs of blocks 12 and 25 are connected to the sensor 3, the first output of the generator 13 is connected to the second inputs of the blocks 4-12, the second output of the generator 13 is connected to the second inputs of the blocks 17-25, the third and fourth outputs of the generator 13 are connected to the terminals of the coil 15, and the fifth and sixth outputs of the generator 13 connected to the terminals of the coil 26. In this case, the outputs A 1 -A 9 of blocks 4-12 and the outputs A 10 -A 18 of blocks 17-25 are connected to the inputs of block 14, and the sensors 1-3 are located at the vertices of the triangle. One sensor 27 (Fig. 2) is placed on the OX axis, the second sensor 28 is located at the beginning of the Cartesian coordinate system OXYZ at point O and the third sensor 29 is placed on the OZ axis.

Предлагаемое устройство для определения положения объекта по первому варианту работает следующим образом. The proposed device for determining the position of the object according to the first embodiment works as follows.

Катушка 15 (фиг. 1) подключенная к генератору 13, создает переменное магнитное поле частотой f1. В трехкомпонентных датчиках 1-3 (например, в пассивных индукционных датчиках) по каждой компоненте индуктируются переменные ЭДС, каждая из которых пропорциональна составляющей вектора магнитной индукции, созданной катушкой 15. Эти ЭДС усиливаются и детектируются блоками 4-12, каждый из которых состоит из избирательного усилителя и синхронного детектора. Для этого на вторые входы блоков 4-12 подается опорное напряжение частотой f) с первого выхода генератора 13, а на первые входы этих блоков подаются с соответствующих выходов трехкомпонентных датчиков 1-3 переменные ЭДС. В результате этого на выходах блоков 4-12 будут сигналы соответствующих полярностей, пропорциональные амплитудам соответствующих векторов магнитной индукции;

Figure 00000002
c выходов блоков 4-6;
Figure 00000003
с выходов блоков 7-9;
Figure 00000004
с выходов блоков 10-12.The coil 15 (Fig. 1) connected to the generator 13, creates an alternating magnetic field with a frequency f 1 . In three-component sensors 1-3 (for example, in passive induction sensors), EMF variables are induced for each component, each of which is proportional to the component of the magnetic induction vector created by coil 15. These EMFs are amplified and detected by blocks 4-12, each of which consists of a selective amplifier and synchronous detector. For this, the second inputs of blocks 4-12 are supplied with a reference voltage of frequency f) from the first output of the generator 13, and the EMF variables are fed from the corresponding outputs of the three-component sensors 1-3 to the first inputs of these blocks. As a result of this, at the outputs of blocks 4-12 there will be signals of the corresponding polarities proportional to the amplitudes of the corresponding magnetic induction vectors;
Figure 00000002
c outputs of blocks 4-6;
Figure 00000003
from the outputs of blocks 7-9;
Figure 00000004
from the outputs of blocks 10-12.

По измеренным проекциям векторов магнитной индукции, по координатам датчиков 1-3 относительно друг друга, модулям векторов магнитной индукции B11, B12, B13 и известному модулю вектора дипольного магнитного момента M1 катушки 15 осуществляется в блоке 14 определение приближенных значений координат (x0, y0, z0) катушки 15 с погрешностью в пределах ± +11,5% из следующих уравнений:
[(x0+a1)2+(y0+b1)2+(z0+c1)2]1/2= r011;
(x 2 0 +y 2 0 +z 2 0 )1/2= r012;
[(x0+a2)2+(y0+b2)2+(z0+c2)2]1/2= r013;

Figure 00000005

где
Figure 00000006

Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

μo= 4π•10-7 Гн/м; a1, b1, c1 и a2, b2,c2 - координаты датчиков 27 (фиг. 2) и 29 в системе координат OXYZ; i = 1, 2, 3;
Figure 00000012
радиус-вектор i-го датчика.According to the measured projections of the magnetic induction vectors, according to the coordinates of the sensors 1-3 relative to each other, the modules of the magnetic induction vectors B 11 , B 12 , B 13 and the known module of the dipole magnetic moment vector M 1 of the coil 15, the approximate coordinates (x 0 , y 0 , z 0 ) of coil 15 with an error within ± + 11.5% of the following equations:
[(x 0 + a 1 ) 2 + (y 0 + b 1 ) 2 + (z 0 + c 1 ) 2 ] 1/2 = r 011 ;
(x 2 0 + y 2 0 + z 2 0 ) 1/2 = r 012 ;
[(x 0 + a 2 ) 2 + (y 0 + b 2 ) 2 + (z 0 + c 2 ) 2 ] 1/2 = r 013 ;
Figure 00000005

Where
Figure 00000006

Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

μ o = 4π • 10 -7 GN / m; a 1 , b 1 , c 1 and a 2 , b 2 , c 2 are the coordinates of the sensors 27 (Fig. 2) and 29 in the OXYZ coordinate system; i = 1, 2, 3;
Figure 00000012
radius vector of the i-th sensor.

Принимая координаты (X0, Y0, Z0) за начальное приближение местоположения катушки 15, определим действительные значения координат и вектор магнитного момента

Figure 00000013
катушки 15 по алгоритму, изложенному в работе [2]. Угловое положение катушки 15, а следовательно, и объекта 16 определим по направляющим косинусам l1=cos α; m1=cos β; n1=cos γ вектора
Figure 00000014
из следующих выражений:
Figure 00000015

где
Figure 00000016

Предлагаемое устройство для определения положения объекта по первому варианту отличается от прототипа более простым конструктивным исполнением. Действительно, в состав предлагаемого устройства, в отличие от прототипа, входят не восемнадцать усилительно-преобразовательных блоков, а - девять, не три катушки индуктивности, а - одна. Предлагаемое техническое решение по сравнению с аналогом и прототипом обеспечивает определение координат и углового положения объекта в существенно ограниченном пространстве (в окрестностях точки, расстояние от которой до действительного местоположения объекта отличается на ± 11,5%), что повышает быстродействие определения положения объекта более чем на порядок.Taking the coordinates (X 0 , Y 0 , Z 0 ) for the initial approximation of the location of the coil 15, we determine the actual values of the coordinates and the vector of magnetic moment
Figure 00000013
coil 15 according to the algorithm described in [2]. The angular position of the coil 15, and therefore the object 16 is determined by the direction cosines l 1 = cos α; m 1 = cos β; n 1 = cos γ of the vector
Figure 00000014
of the following expressions:
Figure 00000015

Where
Figure 00000016

The proposed device for determining the position of the object in the first embodiment differs from the prototype in a simpler design. Indeed, the composition of the proposed device, in contrast to the prototype, does not include eighteen amplifier-converter blocks, but nine, not three inductors, but one. The proposed technical solution, in comparison with the analogue and prototype, provides the determination of the coordinates and angular position of the object in a substantially limited space (in the vicinity of the point the distance from which to the actual location of the object differs by ± 11.5%), which increases the speed of determining the position of the object by more than order.

Предлагаемое устройство для определения положения объекта по второму варианту работает следующим образом. The proposed device for determining the position of an object according to the second embodiment works as follows.

Катушки 15 (фиг. 1) и 26, подключенные к генератору 13, создают переменные магнитные поля с соответствующими частотами f1 и f2. В трехкомпонентных датчиках 1-3 (например, в пассивных индукционных датчиках) по каждой компоненте индуктируются переменные ЭДС, каждая из которых пропорциональна составляющей вектора магнитной индукции, которая создана катушками 15 и 26. Эти ЭДС усиливаются и детектируются блоками 4-12 и 17-25, каждый из которых состоит из избирательного усилителя и синхронного детектора. Для этого на вторые входы блоков 4-12 подается опорное напряжение частотой f1 с первого выхода генератора 13, а на вторые входы блоков 17-25 подается опорное напряжение частотой f2 со второго выхода генератора 13. При этом на первые входы блоков 4-12 и 17-25 подаются с соответствующих выходов датчиков 1- 3 переменные ЭДС. В результате этого на выходах блоков 4-12 и 17- 25 будут сигналы соответствующих полярностей, пропорциональные амплитудам соответствующих векторов магнитной индукции:

Figure 00000017
с выходов блоков 4-6;
Figure 00000018
выходов блоков 7-9;
Figure 00000019
с выходов блоков 10-12;
Figure 00000020
c выходов блоков 17-19;
Figure 00000021
c выходов блоков 20-22;
Figure 00000022
с выходов блоков 23-25, где векторы
Figure 00000023
созданы катушкой 15, а векторы
Figure 00000024
созданы катушкой 26. Далее в блоке 14 осуществляется определение вектора магнитного момента
Figure 00000025
катушки 15 и вектора магнитного момента
Figure 00000026
катушки 26 по измеренным проекциям векторов магнитной индукции, по координатам датчиков 1-3 относительно друг друга, модулям векторов магнитной индукции В11, В12, В13, B21, В22, В23 и известным модулям векторов дипольных магнитных моментов М1 катушки 15 и М2 катушки 26, как и для устройства по первому варианту.Coils 15 (Fig. 1) and 26, connected to the generator 13, create alternating magnetic fields with the corresponding frequencies f 1 and f 2 . In three-component sensors 1-3 (for example, in passive induction sensors), EMF variables are induced for each component, each of which is proportional to the component of the magnetic induction vector, which is created by coils 15 and 26. These EMFs are amplified and detected by blocks 4-12 and 17-25 , each of which consists of a selective amplifier and a synchronous detector. For this, the second inputs of blocks 4-12 are supplied with a voltage reference of frequency f 1 from the first output of the generator 13, and the second inputs of blocks 17-25 are supplied with a voltage of frequency f 2 from the second output of the generator 13. At the same time, the first inputs of blocks 4-12 and 17-25 are fed from the respective outputs of the sensors 1-3 variable EMF. As a result of this, at the outputs of blocks 4-12 and 17-25 there will be signals of the corresponding polarities proportional to the amplitudes of the corresponding magnetic induction vectors:
Figure 00000017
from the outputs of blocks 4-6;
Figure 00000018
outputs of blocks 7-9;
Figure 00000019
from the outputs of blocks 10-12;
Figure 00000020
c outputs of blocks 17-19;
Figure 00000021
c outputs of blocks 20-22;
Figure 00000022
from the outputs of blocks 23-25, where the vectors
Figure 00000023
created by coil 15, and vectors
Figure 00000024
created by the coil 26. Next, in block 14, the magnetic moment vector is determined
Figure 00000025
coils 15 and magnetic moment vectors
Figure 00000026
coils 26 according to the measured projections of the magnetic induction vectors, according to the coordinates of the sensors 1-3 relative to each other, the modules of the magnetic induction vectors B 11 , 12 , 13 , B 21 , 22 , 23 and the known modules of the dipole magnetic moment vectors M 1 coils 15 and M 2 of the coil 26, as for the device according to the first embodiment.

По векторам

Figure 00000027
совпадающих с соответствующими осями O'X' и O'Y' декартовой системы координат O'X'Y'Z' (фиг. 1) в блоке 14 осуществляется определение направляющих косинусов l1, m1, n1 оси O'X', направляющих косинусов l2, m2, n2 оси O'Y' и направляющих косинусов l3, m3, n3 оси O'Z' из следующих выражений:
Figure 00000028

Figure 00000029

l3=m1n2-m2n1; m3=l2n1-l1n2; n3=l1m2-l1n2.By vectors
Figure 00000027
coinciding with the corresponding axes O'X 'and O'Y' of the Cartesian coordinate system O'X'Y'Z '(Fig. 1) in block 14, the guide cosines l 1 , m 1 , n 1 of the axis O'X' are determined guide cosines l 2 , m 2 , n 2 of the axis O'Y 'and guide cosines l 3 , m 3 , n 3 of the axis O'Z' from the following expressions:
Figure 00000028

Figure 00000029

l 3 = m 1 n 2 -m 2 n 1 ; m 3 = l 2 n 1 -l 1 n 2 ; n 3 = l 1 m 2 -l 1 n 2 .

Оси системы координат O'X'Y'Z' жестко связаны с объектом 16, поэтому их ориентация в системе координат OXYZ также определяет положение объекта 16 в системе координат OXYZ. The axes of the O'X'Y'Z 'coordinate system are rigidly connected to the object 16, therefore their orientation in the OXYZ coordinate system also determines the position of the object 16 in the OXYZ coordinate system.

Предлагаемое устройство для определения положения объекта по второму варианту по сравнению с устройством, принятым за аналог и прототип, обеспечивает определение координат и углового положения объекта в существенно ограниченном пространстве (в окрестностях точки, расстояние от которой до действительного местоположения объекта отличается на ± 11,5%), что повышает быстродействие определения положения объекта более чем на порядок. Кроме того, предлагаемое техническое решение по второму варианту по сравнению с техническим решением по первому варианту обеспечивает определение направляющих косинусов осей O'X', O'Y', O'Z' декартовой системы координат O'X'Y'Z', жестко связанной с объектом, что дает возможность определить не только углы курса и тангажа объекта, но и угол крена объекта. The proposed device for determining the position of an object according to the second embodiment, compared with a device adopted as an analogue and prototype, provides for the determination of the coordinates and angular position of an object in a substantially limited space (in the vicinity of a point from which the distance to the actual location of the object differs by ± 11.5% ), which increases the speed of determining the position of the object by more than an order of magnitude. In addition, the proposed technical solution according to the second embodiment, in comparison with the technical solution according to the first embodiment, provides the determination of the direction cosines of the axes O'X ', O'Y', O'Z 'of the Cartesian coordinate system O'X'Y'Z', with the object, which makes it possible to determine not only the angles of the course and pitch of the object, but also the angle of heel of the object.

В предлагаемом устройстве катушки индуктивности могут быть выполнены в виде мер магнитного момента, а трехкомпонентные магниточувствительные датчики могут быть реализованы из пассивных однокомпонентных индукционных датчиков [3] . Усилительно-преобразовательные блоки, каждый из которых состоит из избирательного усилителя и синхронного детектора, могут быть выполнены аналогично, как и в магнитометре [6]. Генератор переменных напряжений может быть выполнен по схеме, приведенной в работе [7]. Вычислительным блоком может служить, преобразователь измерительный многоканальный (ПИМ- 1, сертификат N 15660-96, Госстандарт России). In the proposed device, the inductor can be made in the form of measures of magnetic moment, and three-component magnetosensitive sensors can be implemented from passive one-component induction sensors [3]. Amplifier-conversion units, each of which consists of a selective amplifier and a synchronous detector, can be performed in the same way as in a magnetometer [6]. The alternating voltage generator can be performed according to the circuit given in [7]. A multi-channel measuring converter (PIM-1, certificate N 15660-96, Gosstandart of Russia) can serve as a computing unit.

Литература
1. Смирнов Б.М. Магнитометрический метод определения положения объекта. Измерительная техника, 1996, N 12, c. 34-37.
Literature
1. Smirnov B.M. Magnetometric method for determining the position of an object. Measuring equipment, 1996, N 12, c. 34-37.

2. Смирнов Б. М. Метод определения координат и магнитного момента дипольного источника поля. Измерительная техника, 1988, N 9, c. 40-42. 2. Smirnov B. M. The method of determining the coordinates and magnetic moment of a dipole field source. Measuring equipment, 1988, N 9, c. 40-42.

3. Магнитные измерения /Е.Т. Чернышев, Е.Н. Чечурина, Н.Г. Чернышева, Н. В. Студенцов. М.: Изд-во Комитета стандартов и измерительных приборов, 1969. 3. Magnetic measurements / E.T. Chernyshev, E.N. Chechurina, N.G. Chernysheva, N.V. Studentsov. M .: Publishing House of the Committee of Standards and Measuring Instruments, 1969.

4. Заявка N 9911440/09 (011724) РФ МКИ G 01 R 33/02, G 01 C 21/04. Устройство для определения положения объекта /Б.М. Смирнов//Положительное решение от 14.03.2000. 4. Application N 9911440/09 (011724) RF MKI G 01 R 33/02, G 01 C 21/04. A device for determining the position of the object / B.M. Smirnov // Positive decision of March 14, 2000.

5. Лаптев Г.Ф. Элементы векторного исчисления. М.: Наука, 1975, 335 c. 5. Laptev G.F. Elements of vector calculus. M .: Nauka, 1975, 335 c.

6. Афанасьев Ю. В. Феррозондовые приборы. Л.: Энергоатомиздат,1986, c. 117,132,135,137. 6. Afanasyev Yu. V. Fluxgate devices. L .: Energoatomizdat, 1986, p. 117,132,135,137.

7. Гуткин B.C. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л.: Энергия,1975, c.67. 7. Gutkin B.C. The use of operational amplifiers in measurement technology. L .: Energy, 1975, p. 67.

Claims (2)

1. Устройство для определения положения объекта, включающее катушку индуктивности, расположенную на объекте, два трехкомпонентных магниточувствительных датчика, девять усилительно-преобразовательных блоков, генератор переменных напряжений, и вычислительный блок, первый вход первого усилительно-преобразовательного блока подключен к выходу первого датчика, первый вход второго усилительно-преобразовательного блока подключен к второму выходу первого датчика, первый вход третьего усилительно-преобразовательного блока подключен к третьему выходу первого датчика, первый вход четвертого усилительно-преобразовательного блока подключен к первому выходу второго датчика, первый вход пятого усилительно-преобразовательного блока подключен к второму выходу второго датчика, первый вход шестого усилительно-преобразовательного блока подключен к третьему выходу второго датчика, первый выход генератора переменных напряжений подключен к вторым входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков, а второй и третий выходы - к выводам катушки индуктивности, выходы всех девяти усилительно-преобразовательных блоков подключены к вычислительному блоку, отличающееся тем, что оно снабжено третьим трехкомпонентным магниточувствительным датчиком, у которого первый выход подключен к первому входу седьмого усилительно-преобразовательного блока, второй выход - к первому входу восьмого усилительно-преобразовательного блока, третий выход - к первому входу девятого усилительно-преобразовательного блока, вторые входы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу генератора переменных напряжений, при этом трехкомпонентные магниточувствительные датчики размещены в вершинах треугольника. 1. A device for determining the position of an object, including an inductor located on the object, two three-component magnetosensitive sensors, nine amplifier-converter blocks, an alternating voltage generator, and a computing unit, the first input of the first amplifier-converter unit is connected to the output of the first sensor, the first input the second amplifier-converter unit is connected to the second output of the first sensor, the first input of the third amplifier-converter unit is connected to third nth output of the first sensor, the first input of the fourth amplifier-converter unit is connected to the first output of the second sensor, the first input of the fifth amplifier-converter unit is connected to the second output of the second sensor, the first input of the sixth amplifier-converter unit is connected to the third output of the second sensor, the first output of the generator alternating voltages connected to the second inputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth amplification-conversion blocks, and the second and third outputs to the pin odes of the inductor, the outputs of all nine amplifier-converter blocks are connected to the computing unit, characterized in that it is equipped with a third three-component magnetosensitive sensor, in which the first output is connected to the first input of the seventh amplifier-converter unit, the second output to the first input of the eighth amplifier converter unit, the third output is to the first input of the ninth amplifier-converter unit, the second inputs of the seventh, eighth and ninth amplifier-converter Yelnia blocks are connected to the first output AC voltage, the three-magnetosensitive sensor arranged in a triangle. 2. Устройство для определения положения объекта, включающее две катушки индуктивности с взаимно ортогональными осями, расположенные на объекте, два трехкомпонентных магниточувствительных датчика, восемнадцать усилительно-преобразовательных блоков, генератор переменных напряжений и вычислительный блок, первые входы первого и десятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу первого датчика, первые входы второго и одиннадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к второму выходу первого датчика, первые входы третьего и двенадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к третьему выходу первого датчика, первые входы четвертого и тринадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу второго датчика, первые входы пятого и четырнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к второму выходу второго датчика, первые входы шестого и пятнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к третьему выходу второго датчика, первый выход генератора переменных напряжений подключен к вторым входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого усилительно-преобразовательных блоков, второй выход - к вторым входам десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, третий и четвертый выходы - к выводам первой катушки индуктивности, а пятый и шестой выходы - к выводам второй катушки индуктивности, выходы всех восемнадцати усилительно-преобразовательных блоков подключены к вычислительному блоку, отличающееся тем, что оно снабжено третьим трехкомпонентным магниточувствительным датчиком, у которого первый выход подключен к первым входам седьмого и шестнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, второй выход - к первым входам восьмого и семнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, третий выход - к первым входам девятого и восемнадцатого усилительно-преобразовательных блоков, вторые входы седьмого, восьмого и девятого усилительно-преобразовательных блоков подключены к первому выходу генератора переменных напряжений, а вторые входы шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого усилительно-преобразовательных блоков подключены к второму выходу генератора переменных напряжений, при этом трехкомпонентные магниточувствительные датчики размещены в вершинах треугольника. 2. A device for determining the position of the object, including two inductors with mutually orthogonal axes located on the object, two three-component magnetosensitive sensors, eighteen amplifier-converter blocks, an alternating voltage generator and a computing unit, the first inputs of the first and tenth amplifier-converter blocks are connected to the first output of the first sensor, the first inputs of the second and eleventh amplification-conversion blocks are connected to the second output of the first sensor ka, the first inputs of the third and twelfth amplification-conversion blocks are connected to the third output of the first sensor, the first inputs of the fourth and thirteenth amplification-conversion blocks are connected to the first output of the second sensor, the first inputs of the fifth and fourteenth amplification-conversion blocks are connected to the second output of the second sensor, the first inputs of the sixth and fifteenth amplification-conversion blocks are connected to the third output of the second sensor, the first output of the alternating voltage generator connected to the second inputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth amplification-conversion blocks, the second output to the second inputs of the tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth and fifteenth amplification-conversion blocks, the third and fourth outputs to the conclusions of the first inductors, and the fifth and sixth outputs to the conclusions of the second inductor, the outputs of all eighteen amplifier-converter blocks are connected to the computing unit, characterized in that it is equipped with about the third three-component magnetosensitive sensor, in which the first output is connected to the first inputs of the seventh and sixteenth amplification-conversion blocks, the second output is to the first inputs of the eighth and seventeenth amplification-conversion blocks, the third output is to the first inputs of the ninth and eighteenth amplification-conversion blocks, the second inputs of the seventh, eighth and ninth amplification-conversion blocks are connected to the first output of the alternating voltage generator, and the second inputs of the sixteenth, seventeenth and eighteenth amplification-conversion blocks are connected to the second output of the alternating voltage generator, while three-component magnetosensitive sensors are located at the vertices of the triangle.
RU2000114436/09A 2000-06-05 2000-06-05 Facility determining position of object ( versions ) RU2171476C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000114436/09A RU2171476C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Facility determining position of object ( versions )

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000114436/09A RU2171476C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Facility determining position of object ( versions )

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2171476C1 true RU2171476C1 (en) 2001-07-27

Family

ID=20235822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000114436/09A RU2171476C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Facility determining position of object ( versions )

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2171476C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542793C1 (en) * 2013-09-16 2015-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Континент-Тау" Device to determine position of object in space
RU2549607C1 (en) * 2013-11-08 2015-04-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Device to detect distance travelled by ground vehicle
RU2769636C1 (en) * 2021-06-16 2022-04-04 Закрытое акционерное общество «Ультракрафт» System for contactless determination of the coordinates of a mobile robot and a method for its implementation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542793C1 (en) * 2013-09-16 2015-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Континент-Тау" Device to determine position of object in space
RU2549607C1 (en) * 2013-11-08 2015-04-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Device to detect distance travelled by ground vehicle
RU2769636C1 (en) * 2021-06-16 2022-04-04 Закрытое акционерное общество «Ультракрафт» System for contactless determination of the coordinates of a mobile robot and a method for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6789043B1 (en) Magnetic sensor system for fast-response, high resolution, high accuracy, three-dimensional position measurements
US6534982B1 (en) Magnetic resonance scanner with electromagnetic position and orientation tracking device
US5642045A (en) Magnetic field gradiometer with improved correction circuits
US20190171301A1 (en) Device for determining the position of an object in space
RU2171476C1 (en) Facility determining position of object ( versions )
US6643594B2 (en) Electromagnetic wave source probing device and probing method with the probing device
US6714008B1 (en) Gradiometric measurement methodology for determining magnetic fields of large objects
GB2171523A (en) Magnetic gradient detection
Osaki et al. Wireless magnetic position-detection system with four excitation coils
RU2166735C1 (en) Device for remote determination of coordinates and attitude of object (versions)
Laskoski et al. Distance measurement with inductive coils
RU2151405C1 (en) Device determining position of object
RU2542793C1 (en) Device to determine position of object in space
RU2130619C1 (en) Magnetometric device determining angular position of body (versions)
RU2168188C1 (en) Process determining projections of magnetic induction vector of geomagnetic field from mobile object ( versions )
RU2206109C1 (en) Facility determining induction of geomagnetic field from mobile object
JPH07280904A (en) Calibration method for squid magnetic fluxmeter
RU2219497C1 (en) Device determining coordinates of source of magnetic field from mobile object
RU2138019C1 (en) Device for remote fixing of position of object ( variants )
RU1279376C (en) Device for determination of coordinates and magnetic moment of dipole source of magnetic
EP1131597A1 (en) Magnetic sensor system for fast-response, high resolution, high accuracy, three-dimensional position measurements
RU2207599C1 (en) Facility establishing induction of geomagnetic field from mobile object
EP1650576A1 (en) Magnetic resonance scanner with electromagnetic position and orientation tracking device
RU2103664C1 (en) Device for remote determination of position of object ( versions )
RU1830493C (en) Way of determination of magnetic induction vector component

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050606