RU2747015C1

RU2747015C1 - Navigation magnetometer (versions)

Info

Publication number: RU2747015C1
Application number: RU2020111952A
Authority: RU
Inventors: Григорий Иванович Соборов; Александр Николаевич Схоменко; Илья Владимирович Степанов; Вячеслав Николаевич Жабин
Original assignee: Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-04-23

Abstract

FIELD: navigation.

SUBSTANCE: feature of the navigation magnetometer is the remote control of the process of forming compensation corrections, carried out via a two-wire transmission line connected to the inputs of the interference compensator.

EFFECT: increase in accuracy of measuring the components of the induction vector of the Earth's magnetic field on board a moving object and while providing microminiaturization of the magnetometer.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитоизмерительной техники, в частности к магнитной навигации и навигационному приборостроению, магниторазведке, магнитному картографированию и т.д., и предназначено для совместного построения прецизионных магнитометров с компенсаторами магнитных помех носителей или магнитных навигационных компасов с компенсаторами магнитной девиации.The invention relates to the field of magnetic measuring technology, in particular to magnetic navigation and navigation instrumentation, magnetic prospecting, magnetic mapping, etc., and is intended for the joint construction of precision magnetometers with magnetic interference compensators of carriers or magnetic navigation compasses with magnetic deviation compensators.

Проблемой повышения точности измерения параметров магнитного поля Земли на борту подвижного объекта является необходимость устранения влияния собственных магнитных помех объекта на магнитометр.The problem of increasing the accuracy of measuring the parameters of the Earth's magnetic field on board a moving object is the need to eliminate the influence of the object's own magnetic interference on the magnetometer.

Известны магнитометры [1], содержащие феррозондовый датчик магнитного поля, усилительно-преобразовательный блок и компенсатор магнитных (девиационных) помех. Размещение компенсатора помех осуществляется, как правило, в электронной части магнитометра. Построение и применение аналогового компенсатора помех в составе магнитометра обеспечивает его автономность.Known magnetometers [1] containing a fluxgate magnetic field sensor, an amplifier-conversion unit and a magnetic (deviation) noise compensator. The placement of the interference compensator is carried out, as a rule, in the electronic part of the magnetometer. Construction and application of an analog noise compensator as part of a magnetometer ensures its autonomy.

Феррозондовый датчик магнитного поля и электронный блок магнитометра с целью уменьшения влияния магнитных помех, как правило, располагаются в трудно доступных и удаленных от центрального приемного устройства (процессора) местах летательного аппарата (фюзеляж, крыло и т.д.). С другой стороны, необходимость выбора места расположения электронного блока магнитометра требует возможность обеспечения доступа к компенсатору помех для осуществления регулировки при проведении девиационных работ, таким образом установка магнитометра в трудно доступных местах усложняет возможность доступа к компенсатору помех, и, следовательно, усложняет процесс осуществления девиационных работ, что является существенным недостатком известных магнитометров.In order to reduce the influence of magnetic interference, the fluxgate magnetic field sensor and the electronic unit of the magnetometer are usually located in hard-to-reach places of the aircraft (fuselage, wing, etc.) remote from the central receiving device (processor). On the other hand, the need to select the location of the electronic unit of the magnetometer requires the ability to provide access to the interference compensator for adjusting during deviation work, thus installing the magnetometer in hard-to-reach places complicates the access to the interference compensator, and, therefore, complicates the process of carrying out deviation works. , which is a significant disadvantage of the known magnetometers.

Известны магнитометры, содержащие трехкомпонентный феррозондовый датчик магнитного поля с жестко ориентированными осями, усилительно-преобразовательный блок и компенсатор магнитных помех [2, с. 119], построенный на основе применения аналоговых сумматоров, магнитных преобразователей, реализованных на операционных усилителях, регулировочных масштабных резистивных делителях напряжений и коммутаторов. В основу работы подобных компенсаторов положен принцип подачи компенсационных поправок в выходные цепи измерительных каналов магнитометра или принцип формирования компенсационных магнитных полей, например, с помощью специальных электромагнитных катушек или дополнительных компенсационных обмоток.Known magnetometers containing a three-component fluxgate magnetic field sensor with rigidly oriented axes, an amplifier-conversion unit and a magnetic noise compensator [2, p. 119], based on the use of analog adders, magnetic converters, implemented on operational amplifiers, adjusting scale resistive voltage dividers and switches. The operation of such compensators is based on the principle of supplying compensation corrections to the output circuits of the measuring channels of the magnetometer or the principle of forming compensation magnetic fields, for example, using special electromagnetic coils or additional compensation windings.

Недостатком магнитометров с подобными компенсаторами является сложность схемы, а также сложность и низкая производительность проведения девиационных работ, обусловленные недоступностью к регулировочным элементам компенсатора помех и длительным процессом ручной регулировки при установке магнитометра в трудно доступных местах подвижного объекта.The disadvantage of magnetometers with such compensators is the complexity of the circuit, as well as the complexity and low productivity of carrying out deviation works, due to the inaccessibility to the adjusting elements of the interference compensator and the lengthy process of manual adjustment when installing the magnetometer in hard-to-reach places of the moving object.

В настоящее время все более широкое применение находят малогабаритные магнитометры моноблочной конструкции, обеспечивающей совмещенное расположение в одном блоке датчика магнитного поля и электронно-преобразовательной части магнитометра. Построение подобной конструкции обеспечивается повышением степени микроминиатюризации и достижением микромощного потребления электронно-преобразовательной части магнитометра. Необходимость установки моноблочного магнитометра в трудно доступных местах подвижного объекта сильно усугубляет ситуацию ограничением доступа к регулировочным элементам, усложняя возможность проведения девиационных работ.At present, small-sized magnetometers of a monoblock design, providing a combined arrangement of the magnetic field sensor and the electronic-conversion part of the magnetometer in one unit, are finding more and more widespread use. The construction of such a structure is ensured by an increase in the degree of microminiaturization and the achievement of micropower consumption of the electronic-conversion part of the magnetometer. The need to install a monoblock magnetometer in hard-to-reach places of a moving object greatly aggravates the situation by restricting access to the adjusting elements, complicating the possibility of carrying out deviation works.

Необходимость использования магнитометров в качестве периферийных дистанционных автономных средств измерения бортовой измерительной системы вызывает потребность построения компенсатора помех в составе магнитометра, реализующего формирование компенсационных поправок, определяемых зависимостью, согласно выражениям Пуассона, учитывающими влияние мягкого и твердого в магнитном отношении железа. Параметры Пуассона, характеризующие помехи, можно считать постоянными величинами для конкретного фиксированного распределения ферромагнитных масс объекта.The need to use magnetometers as peripheral remote autonomous means of measuring the on-board measuring system necessitates the construction of an interference compensator as part of a magnetometer, which implements the formation of compensation corrections determined by the dependence, according to Poisson's expressions, taking into account the influence of soft and magnetically hard iron. The Poisson parameters characterizing the noise can be considered constant for a specific fixed distribution of the object's ferromagnetic masses.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и принятым за прототип является навигационный трехкомпонентный магнитометр [3], показанный в двух вариантах реализации компенсатора помех, содержащий три ортогонально ориентированных феррозонда, оси чувствительности которых совмещены с соответствующими осями объекта, три усилителя, подключенные выходами через сопротивления обратной связи к компенсационным обмоткам, а входами - к выходам измерительных обмоток соответствующих феррозондов, и подключенный к выходам усилителей компенсатор помех, причем измерительная и компенсационная обмотки каждого феррозонда соединены дифференциально по постоянному току и подключены к выходам соответствующих феррозондам масштабных блоков компенсатора помех, по первому варианту выполненных в виде цепей последовательного соединения переменного сопротивления и коммутатора, а по второму варианту - в виде цепей последовательного соединения сопротивления и потенциометра.The closest in technical essence to the proposed and adopted as a prototype is a navigation three-component magnetometer [3], shown in two versions of the noise compensator implementation, containing three orthogonally oriented flux gates, the sensitivity axes of which are aligned with the corresponding object axes, three amplifiers connected by outputs through the reverse resistance connections to the compensation windings, and the inputs to the outputs of the measuring windings of the corresponding flux gates, and an interference compensator connected to the outputs of the amplifiers, and the measuring and compensation windings of each flux gate are differentially connected in DC and connected to the outputs of the scale blocks of the interference compensator corresponding to the flux gates, according to the first version in the form of chains of series connection of variable resistance and a switch, and according to the second option - in the form of chains of series connection of resistance and a potentiometer.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The device operates as follows.

Феррозондами измеряются сигналы, соответствующие проекциям вектора индукции магнитного поля на связанные оси объекта. Выходные полезные сигналы феррозондов с выходов измерительных обмоток усиливаются и выделяются в виде напряжений постоянного тока с помощью соответствующих феррозондам усилителей и затем через соответствующие им сопротивления обратной связи, преобразуясь в ток, подаются на входы компенсационных обмоток соответствующих феррозондов. То есть в объеме каждого феррозонда осуществляется автоматическая компенсация измеряемого поля током компенсационной обмотки. Таким образом, в данном устройстве измерение проекций вектора индукции магнитного поля осуществляется ферромодуляционными преобразователями автокомпенсационного типа [4]. В магнитометре осуществляется компенсация помех подачей на входы феррозондов компенсационных токов, формируемых устройством компенсации. Коэффициенты Пуассона являются знакопеременными величинами, поэтому необходимо формирование модулей и знаков компенсационных поправок. Формирование модулей осуществляется изменением сопротивления масштабных цепей в каждом масштабном блоке, а формирование знака - подачей тока масштабной цепи в одну из соответствующих знаку дифференциально включенных обмоток феррозондов.The flux gates are used to measure signals corresponding to the projections of the magnetic field induction vector on the associated axes of the object. The useful output signals of the flux gates from the outputs of the measuring windings are amplified and isolated in the form of DC voltages using amplifiers corresponding to the flux gates and then through the corresponding feedback resistances, being converted into current, are fed to the inputs of the compensation windings of the corresponding flux gates. That is, in the volume of each flux gate, the measured field is automatically compensated by the current of the compensation winding. Thus, in this device, the measurement of the projections of the magnetic field induction vector is carried out by ferromodulation converters of the autocompensating type [4]. In the magnetometer, the interference is compensated by supplying compensation currents generated by the compensation device to the inputs of the flux gates. Poisson's ratios are sign-variable quantities, therefore, it is necessary to form the moduli and signs of compensation corrections. The formation of the modules is carried out by changing the resistance of the scale circuits in each scale block, and the formation of the sign is by supplying the current of the scale circuit to one of the differentially connected windings of the fluxgate windings corresponding to the sign.

Процесс компенсации помех и формирование компенсационных поправок в известном устройстве по первому варианту осуществляется с помощью переменных сопротивлений соответствующих масштабных цепей в каждом масштабном блоке. При этом знаки масштабов формируются подключением с помощью соответствующего коммутатора регулируемой масштабной цепи к соответствующему выводу дифференциально включенных обмоток, то есть к выходу измерительной обмотки или ко входу компенсационной обмотки. Таким образом, в обмотках феррозондов осуществляется алгебраическое суммирование токов всех подключаемых к обмоткам масштабных цепей в каждом феррозонде, а, следовательно, формируется результирующий ток компенсации погрешности измерения проекции вектора индукции магнитного поля Земли.The process of noise compensation and the formation of compensation corrections in the known device according to the first option is carried out using variable resistances of the corresponding scale circuits in each scale block. In this case, the scale signs are formed by connecting an adjustable scale circuit using a suitable switch to the corresponding output of the differentially connected windings, that is, to the output of the measuring winding or to the input of the compensation winding. Thus, in the windings of the fluxgate, the algebraic summation of the currents of all scale circuits connected to the windings in each fluxgate is carried out, and, therefore, the resulting current is formed to compensate for the error in measuring the projection of the induction vector of the Earth's magnetic field.

Процесс регулировки по второму варианту осуществляется установкой масштабных коэффициентов в каждом блоке в каждой масштабной цепи с помощью потенциометров. При равенстве коэффициентов преобразования измерительной и компенсационной обмоток модуль и знак компенсационных токов в объеме феррозондов задаются в соответствующих масштабных блоках положением подвижных контактов потенциометров относительно их среднего положения, то есть задаются соответственно абсолютной величиной и знаком разности выходных токов потенциометров, подаваемых на вход компенсационной и выход измерительной обмоток. Следовательно, в среднем положении подвижных контактов потенциометров формируются нулевые значения компенсационных полей. Сопротивлениями, подключенными к подвижным контактам потенциометров, задается диапазон регулировки токов. Особенностью данного варианта устройства является возможность одновременной выставки модуля и знака компенсационных токов перемещением движка потенциометров.The adjustment process according to the second option is carried out by setting the scale factors in each block in each scale chain using potentiometers. When the conversion factors of the measuring and compensation windings are equal, the modulus and sign of the compensation currents in the volume of the flux gates are set in the corresponding scale blocks by the position of the movable contacts of the potentiometers relative to their average position, that is, they are set, respectively, by the absolute value and the sign of the difference between the output currents of the potentiometers supplied to the input of the compensation and the output of the measuring windings. Consequently, in the middle position of the movable contacts of the potentiometers, zero values of the compensation fields are formed. The resistances connected to the moving contacts of the potentiometers set the current adjustment range. A feature of this version of the device is the possibility of simultaneous display of the module and the sign of the compensation currents by moving the potentiometer slider.

Достоинством схем рассмотренных вариантов компенсаторов является простота и возможность их реализации на пассивных резистивных элементах в составе магнитометра.The advantage of the schemes of the considered variants of compensators is their simplicity and the possibility of their implementation on passive resistive elements as part of the magnetometer.

Недостатками известного устройства являются сложность, низкая производительность и высокая трудоемкость проведения девиационных работ, обусловленные трудным доступом к регулировочным элементам компенсатора помех и длительным процессом ручной регулировки при установке магнитометра в труднодоступных местах подвижного объекта.The disadvantages of the known device are the complexity, low productivity and high labor intensity of carrying out deviation works due to difficult access to the adjusting elements of the interference compensator and a long process of manual adjustment when installing the magnetometer in hard-to-reach places of the moving object.

Предлагаемое техническое решение представляет собой два варианта навигационного магнитометра, образующих единый общий изобретательский замысел.The proposed technical solution consists of two variants of a navigation magnetometer, forming a single general inventive concept.

Указанный результат достигается тем, что в предлагаемом навигационном магнитометре (по первому варианту), содержащем три ортогонально ориентированных феррозонда, оси чувствительности которых ориентированы соответственно вдоль продольной, нормальной и поперечной связанных осей объекта, компенсатор помех и три усилителя, вход каждого из которых подключен к выходу измерительной обмотки соответствующего феррозонда, а выход подключен к соответствующему аналоговому входу компенсатора помех и через сопротивление обратной связи - к входу компенсационной обмотки соответствующего феррозонда, в каждом феррозонде компенсационная и измерительная обмотки включены дифференциально по постоянному току, компенсатор помех содержит три масштабных блока, с первого по третий аналоговые входы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему аналоговым входам компенсатора помех, а четвертый аналоговый вход каждого масштабного блока подключен к выходу источника стабилизированного напряжения, каждый масштабный блок содержит с первой по четвертую масштабные цепи последовательного соединения кодоуправляемого сопротивления и кодоуправляемого коммутатора, при этом входы кодоуправляемых сопротивлений каждой цепи масштабного блока подключены соответственно к его первому по четвертый аналоговым входам, первые выходы коммутаторов с первого по третий масштабных блоков подключены к входам компенсационных обмоток соответственно первого, второго и третьего феррозондов, а вторые выходы - к выходам измерительных обмоток соответственно первого, второго и третьего феррозондов, дополнительно введены с первого по третий блоки управления масштабированием, блок цифровой коммутации, подключенный к его входу управления выход дешифратора адреса, а также введено устройство выделения модуля и знака, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам блока цифровой коммутации, а первый вход его и дешифратора адреса подключены к входу подачи последовательного кода внешней линии передачи, каждый блок управления масштабированием содержит с первое по четвертое устройства хранения данных, каждое из которых, в свою очередь, содержит масштабные цепи последовательного соединения соответственно регистра и запоминающего устройства, триггера и ячейки памяти, в каждом с первого по третий блоке управления масштабированием выход запоминающего устройства и выход ячейки памяти каждого с первого по четвертое устройства хранения данных подключены к входу управления соответственно кодоуправляемого сопротивления и кодоуправляемого коммутатора каждой с первой по четвертую масштабной цепи их последовательного соединения соответственно с первого по третий масштабного блока, первый и второй выходы первой по четвертой, пятой по восьмой и девятой по двенадцатой пары блока цифровой коммутации подключены к информационному входу соответственно регистра и триггера масштабных цепей соответственно с первого по четвертое устройств хранения данных первого по третий блоков управления масштабированием, а вход управления регистра и триггера всех масштабных цепей подключены к входу тактовой частоты внешней линии передачи и второму входу дешифратора адреса и устройства выделения модуля и знака.This result is achieved by the fact that in the proposed navigation magnetometer (according to the first version), containing three orthogonally oriented fluxgate, the sensitivity axes of which are oriented respectively along the longitudinal, normal and transverse axes of the object, a noise compensator and three amplifiers, the input of each of which is connected to the output measuring winding of the corresponding flux gate, and the output is connected to the corresponding analog input of the noise compensator and through the feedback resistance to the input of the compensation winding of the corresponding flux gate, in each flux gate the compensation and measuring windings are connected differentially with respect to direct current, the interference compensator contains three scale blocks, from the first to the third analog inputs of which are connected respectively to the first, second and third analog inputs of the noise compensator, and the fourth analog input of each scale block is connected to the output of the stabilized voltage source, each The first scale block contains from the first to the fourth scale circuits of the serial connection of the code-controlled resistance and the code-controlled switch, while the inputs of the code-controlled resistances of each circuit of the scale block are connected respectively to its first to fourth analog inputs, the first outputs of the switches from the first to the third scale blocks are connected to the inputs of the compensation windings of the first, second and third flux gates, respectively, and the second outputs - to the outputs of the measuring windings, respectively, of the first, second and third flux gates, additionally introduced from the first to the third control units for scaling, a digital switching unit connected to its control input, the output of the address decoder, as well as a device for selecting a module and a sign is introduced, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second information inputs of the digital switching unit, and the first input of it and the address decoder are connected to the feed input of the follower code of the external transmission line, each scaling control block contains from the first to the fourth data storage devices, each of which, in turn, contains the scale chains of the serial connection of the register and the memory device, the trigger and the memory cell, in each from the first to the third block scaling control the output of the memory device and the output of the memory cell of each of the first to fourth data storage devices are connected to the control input, respectively, of the code-controlled resistance and the code-controlled switch of each of the first to fourth scale chains of their serial connection, respectively, from the first to the third scale block, the first and second outputs of the first on the fourth, fifth to eighth and ninth to twelfth pairs of the digital switching unit are connected to the information input, respectively, of the register and trigger of scale circuits, respectively, from the first to the fourth data storage devices of the first to third bl of the scaling control, and the control input of the register and trigger of all scale circuits are connected to the clock frequency input of the external transmission line and the second input of the address decoder and the module and sign extraction device.

В предлагаемом навигационном магнитометре (по второму варианту), содержащем три ортогонально ориентированных феррозонда, оси чувствительности которых ориентированы соответственно вдоль продольной, нормальной и поперечной связанных осей объекта, компенсатор помех и три усилителя, вход каждого из которых подключен к выходу измерительной обмотки соответствующего феррозонда, а выход подключен к соответствующему входу компенсатора помех и через сопротивление обратной связи - к входу компенсационной обмотки соответствующего феррозонда, в каждом феррозонде компенсационная и измерительная обмотки включены дифференциально по постоянному току, компенсатор помех содержит три масштабных блока, с первого по третий аналоговые входы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему аналоговым входам компенсатора помех, а четвертый аналоговый вход каждого масштабного блока подключен к выходу источника стабилизированного напряжения, каждый масштабный блок содержит с первой по четвертую масштабные цепи последовательного соединения сопротивления и кодоуправляемого потенциометра, причем первые выводы с первого по четвертый сопротивления каждого масштабного блока подключены соответственно к его первому по четвертый аналоговым входам, а вторые выводы - к первому (подвижному) выводу соответственно первого по четвертый кодоуправляемых потенциометров, вторые выводы которых подключены к входам компенсационных обмоток соответственно первого, второго и третьего феррозондов, а третьи выводы - к выходам измерительных обмоток соответствующих феррозондов, дополнительно введены с первого по третий блоки управления масштабированием, блок цифровой коммутации и подключенный к его входу управления дешифратор адреса, устройство выделения кода компенсационной поправки, выход которого подключен к информационному входу блока цифровой коммутации, а первый вход его и дешифратора адреса подключены к входу подачи последовательного кода внешней линии передачи, каждый блок управления масштабированием содержит с первого по четвертое устройства хранения данных, каждое из которых, в свою очередь, содержит масштабную цепь последовательного соединения регистра и запоминающего устройства, в каждом с первого по третий блоке управления масштабированием выход запоминающего устройства каждого с первого по четвертое устройства хранения данных подключен к входу управления потенциометра соответственно каждой с первой по четвертую масштабной цепи соответственно с первого по третий масштабного блока, каждый с первого по четвертый, с пятого по восьмой и с девятого по двенадцатый выход блока цифровой коммутации подключен к информационному входу регистра соответственно с первого по четвертое устройств хранения данных с первого по третий блоков управления масштабированием, а вход управления регистра каждого устройства хранения данных каждого блока управления масштабированием подключен к входу тактовой частоты F внешней линии передачи и второму входу дешифратора адреса и устройства выделения кода компенсационной поправки.In the proposed navigation magnetometer (according to the second version), containing three orthogonally oriented fluxgate, the sensitivity axes of which are oriented respectively along the longitudinal, normal and transverse axes of the object, a noise compensator and three amplifiers, the input of each of which is connected to the output of the measuring winding of the corresponding fluxgate, and the output is connected to the corresponding input of the noise compensator and through the feedback resistance to the input of the compensation winding of the corresponding flux gate, in each flux gate the compensation and measuring windings are connected differentially with respect to direct current, the interference compensator contains three scale blocks, from the first to the third analog inputs of which are connected respectively to the first, second and third analog inputs of the interference compensator, and the fourth analog input of each scale block is connected to the output of the stabilized voltage source, each scale block contains from the first to the fourth ma scale circuits of series connection of resistance and code-controlled potentiometer, and the first terminals from the first to fourth resistances of each scale block are connected, respectively, to its first to fourth analog inputs, and the second terminals to the first (movable) terminal, respectively, of the first to fourth code-controlled potentiometers, the second terminals of which connected to the inputs of the compensation windings of the first, second and third flux gates, respectively, and the third outputs to the outputs of the measuring windings of the corresponding flux gates, additionally introduced from the first to the third control units for scaling, a digital switching unit and an address decoder connected to its control input, a device for extracting the compensation code correction, the output of which is connected to the information input of the digital switching unit, and the first input of it and the address decoder are connected to the input of the serial code of the external transmission line, each control unit for scaling it contains from the first to the fourth data storage devices, each of which, in turn, contains a large-scale chain of serial connection of the register and the memory device, in each from the first to the third scaling control unit the output of the memory device of each of the first to fourth data storage devices is connected to the control input of the potentiometer, respectively, each from the first to the fourth scale chain, respectively, from the first to the third scale block, each from the first to the fourth, from the fifth to the eighth and from the ninth to the twelfth output of the digital switching unit is connected to the information input of the register, respectively, from the first to fourth storage devices data from the first to third scaling control units, and the control input of the register of each storage device of each scaling control unit is connected to the clock frequency input F of the external transmission line and the second input of the address decoder and the code extraction device to compensation amendment.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими материалами. На фиг. 1 изображена структурная схема навигационного магнитометра по первому варианту. На фиг. 2 изображена структурная схема навигационного магнитометра по второму варианту.The essence of the invention is illustrated by graphic materials. FIG. 1 shows a block diagram of a navigation magnetometer according to the first embodiment. FIG. 2 shows a block diagram of a navigation magnetometer according to the second embodiment.

Предлагаемый навигационный магнитометр по первому (см. фиг. 1) и второму (см. фиг. 2) вариантам содержит три ортогонально ориентированных феррозонда 1, 2, 3, оси чувствительности которых ориентированы соответственно вдоль продольной, нормальной и поперечной связанных осей объекта, компенсатор помех 4 и три усилителя 5, 6, 7, вход каждого из которых подключен к выходу измерительной обмотки 8 соответствующего феррозонда, а выход подключен к соответствующему аналоговому входу компенсатора помех 4 и через сопротивление обратной связи 10, 11, 12 - к входу компенсационной обмотки 9 соответствующего феррозонда 1, 2, 3, в каждом феррозонде компенсационная 9 и измерительная 8 обмотки включены дифференциально по постоянному току, компенсатор помех 4 содержит три масштабных блока 13, 14, 15, с первого по третий аналоговые входы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему аналоговым входам компенсатора помех 4, а четвертый аналоговый вход каждого масштабного блока 13, 14, 15 подключен к выходу источника стабилизированного напряжения (U₀), по первому варианту (фиг. 1) каждый масштабный блок 13, 14, 15 содержит с первой по четвертую масштабные цепи последовательного соединения кодоуправляемого сопротивления 16-19 и кодоуправляемого коммутатора 20-23, при этом входы кодоуправляемых сопротивлений каждой цепи масштабного блока подключены соответственно к его первому по четвертый аналоговым входам, первые выходы коммутаторов 20-23 с первого 13 по третий 15 масштабных блоков подключены к входам компенсационных обмоток 9 соответственно первого 1, второго 2 и третьего 3 феррозондов, а вторые выходы - к выходам измерительных обмоток 8 соответственно первого 1, второго 2 и третьего 3 феррозондов, первый 24 по третий 26 блоки управления масштабированием, блок цифровой коммутации 34, подключенный к его входу управления выход дешифратора адреса 33, устройство выделения модуля и знака 37, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам блока цифровой коммутации 34, а первый вход его и дешифратора адреса 33 подключены к входу подачи последовательного кода N внешней линии передачи, каждый блок управления масштабированием 24-26 содержит с первое 27 по четвертое 30 устройства хранения данных, каждое из которых, в свою очередь, содержит масштабные цепи последовательного соединения соответственно регистра 31 и запоминающего устройства 32, триггера 35 и ячейки памяти 36, в каждом с первого 24 по третий 26 блоке управления масштабированием выход запоминающего устройства 32 и выход ячейки памяти 36 каждого с первого 27 по четвертое 30 устройства хранения данных подключены к входу управления соответственно кодоуправляемого сопротивления 16-19 и кодоуправляемого коммутатора 20-23 каждой с первой по четвертую масштабной цепи их последовательного соединения соответственно с первого 13 по третий 15 масштабного блока, первый и второй выходы первой по четвертой, пятой по восьмой и девятой по двенадцатой пары блока цифровой коммутации 34 подключены к информационному входу соответственно регистра 31 и триггера 35 масштабных цепей соответственно первого 27 по четвертое 30 устройств хранения данных первого 24 по третий 26 блоков управления масштабированием, а вход управления регистра 31 и триггера 35 всех масштабных цепей подключены к входу тактовой частоты F внешней линии передачи и второму входу дешифратора адреса 33 и устройства выделения модуля и знака 37.The proposed navigation magnetometer according to the first (see Fig. 1) and second (see Fig. 2) options contains three orthogonally oriented flux gates 1, 2, 3, the sensitivity axes of which are oriented respectively along the longitudinal, normal and transverse connected axes of the object, a noise compensator 4 and three amplifiers 5, 6, 7, the input of each of which is connected to the output of the measuring winding 8 of the corresponding flux gate, and the output is connected to the corresponding analog input of the noise compensator 4 and through the feedback resistance 10, 11, 12 to the input of the compensation winding 9 of the corresponding flux gate 1, 2, 3, in each flux gate the compensation 9 and measuring 8 windings are connected differentially with respect to direct current, the interference compensator 4 contains three scale blocks 13, 14, 15, from the first to the third analog inputs of which are connected to the first, second and third, respectively analog inputs of the interference compensator 4, and the fourth analog input of each scale block 13, 14, 15 according to It is connected to the output of the stabilized voltage source (U ₀ ), according to the first option (Fig. 1) each scale block 13, 14, 15 contains from the first to the fourth scale circuits of the serial connection of the code-controlled resistance 16-19 and the code-controlled switch 20-23, while the inputs of the code-controlled resistances of each circuit of the scale block are connected, respectively, to its first through the fourth analog inputs, the first outputs of the switches 20-23 from the first 13 to the third 15 scale blocks are connected to the inputs of the compensation windings 9, respectively, of the first 1, second 2 and third 3 flux gates, and the second outputs to the outputs of the measuring windings 8, respectively, of the first 1, second 2 and third 3 flux gates , the first 24 to the third 26 control units for scaling, a digital switching unit 34, an output of the address decoder 33 connected to its control input, a module and sign extraction device 37, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second information inputs of the digital switching unit 34, and the first input of it and the decoder of address 33 by connected to the input of the serial code N of the external transmission line, each scaling control unit 24-26 contains from the first 27 to the fourth 30 data storage devices, each of which, in turn, contains the scale chains of the serial connection of the register 31 and the memory 32, respectively, trigger 35 and memory cells 36, in each from the first 24 to the third 26 of the scaling control unit, the output of the memory 32 and the output of the memory cell 36 of each from the first 27 to the fourth 30 storage devices are connected to the control input, respectively, of the code-controlled resistance 16-19 and the code-controlled switch 20-23 of each from the first to the fourth scale chain of their serial connection, respectively, from the first 13 to the third 15 of the scale block, the first and second outputs of the first to fourth, fifth to eighth and ninth to twelfth pairs of the digital switching unit 34 are connected to the information input of the register 31, respectively and trigger era 35 scale chains, respectively, of the first 27 to the fourth 30 storage devices of the first 24 to the third 26 scaling control units, and the control input of the register 31 and flip-flop 35 of all scale chains are connected to the clock frequency input F of the external transmission line and the second input of the decoder 33 and the device highlighting the module and sign 37.

По второму варианту (фиг. 2) каждый масштабный блок 13-15 содержит с первой по четвертую масштабные цепи последовательного соединения сопротивления 16-19 и кодоуправляемого потенциометра 20-23, причем первые выводы с первого 16 по четвертый 19 сопротивления каждого масштабного блока 13-15 подключены соответственно к его первому по четвертый аналоговым входам, а вторые выводы - к первому (подвижному) выводу соответственно первого 20 по четвертый 23 кодоуправляемых потенциометров, вторые выводы которых подключены к входам компенсационных обмоток соответственно первого 1, второго 2 и третьего 3 феррозондов, а третьи вводы - к выходам измерительных обмоток соответствующих феррозондов, с первого 24 по третий 26 блоки управления масштабированием, блок цифровой коммутации 34 и подключенный к его входу управления дешифратор адреса 33, устройство выделения кода компенсационной поправки 35, выход которого подключен к информационному входу блока цифровой коммутации 34, а первый вход его и дешифратора адреса 33 подключены к входу подачи последовательного кода Nвнешней линии передачи, каждый блок управления масштабированием 24, 25, 26 содержит с первого 27 по четвертое 30 устройства хранения данных, каждое из которых в свою очередь содержит масштабную цепь последовательного соединения регистра 31 и запоминающего устройства 32, в каждом с первого 24 по третий 26 блоке управления масштабированием выход запоминающего устройства 32 каждого с первого 27 по четвертое 30 устройства хранения данных подключен к входу управления потенциометра 20-23 соответственно каждой с первой по четвертую масштабной цепи соответственно с первого 13 по третий 15 масштабного блока, каждый с первого по четвертый, с пятого по восьмой и с девятого по двенадцатый выход блока цифровой коммутации 34 подключен к информационному входу регистра 31 соответственно с первого 27 по четвертое 30 устройств хранения данных первого 24 по третий 26 блоков управления масштабированием, а вход управления регистра 31 каждого устройства хранения данных 27-30 каждого блока управления масштабированием 24-26 подключен к входу тактовой частоты F внешней линии передачи и второму входу дешифратора адреса 33 и устройства выделения кода компенсационной поправки 35.According to the second option (Fig. 2), each scale block 13-15 contains from the first to the fourth scale circuits of series connection of resistance 16-19 and a code-controlled potentiometer 20-23, and the first conclusions from the first 16 to the fourth 19 of the resistance of each scale block 13-15 are connected, respectively, to its first to fourth analog inputs, and the second outputs to the first (movable) output, respectively, of the first 20 to the fourth 23 code-controlled potentiometers, the second outputs of which are connected to the inputs of the compensation windings, respectively, of the first 1, second 2 and third 3 flux gates, and the third inputs - to the outputs of the measuring windings of the corresponding flux gates, from the first 24 to the third 26 control units for scaling, a digital switching unit 34 and a decoder of address 33 connected to its control input, a device for extracting a compensation correction code 35, the output of which is connected to an information input of a digital switching unit 34 , and its first input and decryption of the address 33 are connected to the input of the serial code N of the external transmission line, each control unit for scaling 24, 25, 26 contains from the first 27 to the fourth 30 storage devices, each of which, in turn, contains a scale chain of serial connection of the register 31 and the memory 32 , in each of the first 24 to the third 26 of the scaling control unit, the output of the memory 32 of each of the first 27 to the fourth 30 of the data storage device is connected to the control input of the potentiometer 20-23, respectively, of each of the first to fourth scale chains, respectively, from the first 13 to the third 15 of the scale block, each from the first to the fourth, from the fifth to the eighth and from the ninth to the twelfth output of the digital switching unit 34 is connected to the information input of the register 31, respectively, from the first 27 to the fourth 30 of the data storage devices of the first 24 to the third 26 of the scaling control units, and the control input register 31 each data storage devices 27-30 of each scaling control unit 24-26 are connected to the clock frequency input F of the external transmission line and the second input of the address decoder 33 and the compensation correction code extraction device 35.

Устранение указанных недостатков в предлагаемом устройстве достигается реализацией дистанционного автоматического управления процессом регулирования при проведении девиационных или калибровочных работ магнитометра.The elimination of these disadvantages in the proposed device is achieved by the implementation of remote automatic control of the regulation process during deviation or calibration work of the magnetometer.

Феррозондами 1, 2, 3 измеряются сигналы, соответствующие проекциям вектора индукции магнитного поля на связанные оси объекта. Выходные полезные сигналы феррозондов с выходов измерительных обмоток 8 усиливаются и выделяются в виде напряжений постоянного тока с помощью соответствующих феррозондам 1, 2, 3 усилителей 5, 6, 7 и затем через соответствующие им сопротивления обратной связи 10, 11, 12, преобразуясь в ток, подаются на входы компенсационных обмоток 9, соответствующих феррозондов 1, 2, 3. То есть в объеме каждого феррозонда 1, 2, 3 осуществляется автоматическая компенсация (автокомпенсация) измеряемого поля током компенсационной обмотки 9. Таким образом, в данном устройстве измерение проекций вектора индукции магнитного поля осуществляется ферромодуляционными преобразователями автокомпенсационного типа [4].The flux gates 1, 2, 3 are used to measure signals corresponding to the projections of the magnetic field induction vector on the associated axes of the object. The useful output signals of the flux gates from the outputs of the measuring windings 8 are amplified and isolated in the form of DC voltages using amplifiers 5, 6, 7 corresponding to the flux gates 1, 2, 3 and then through the corresponding feedback resistances 10, 11, 12, being converted into current, are fed to the inputs of the compensation windings 9 corresponding to the flux gates 1, 2, 3. That is, in the volume of each flux gate 1, 2, 3, automatic compensation (autocompensation) of the measured field is carried out by the current of the compensation winding 9. Thus, in this device, the measurement of the projections of the magnetic induction vector field is carried out by ferromodulation converters of autocompensation type [4].

Влияние помех на результаты измерения компонент вектора магнитной индукции по соответствующим осям объекта OX, OY, OZ определяется выражениямиThe influence of noise on the measurement results of the components of the magnetic induction vector along the corresponding axes of the object OX, OY, OZ is determined by the expressions

где B_X, B_Y, B_Z - составляющие вектора суммарной индукции МПЗ и объекта; В_ХИ, В_YИ, B_ZИ - измеряемые составляющие вектора индукции МПЗ (при отсутствии помех); ΔB_X, ΔB_Y, ΔB_Z - составляющие вектора магнитной индукции помехи, определяемые следующими выражениями Пуассона [2, 3]where B _X , B _Y , B _Z - components of the vector of the total induction of the EMF and the object; V _CI , V _YI , B _ZI - measured components of the EMF induction vector (in the absence of interference); ΔB _X , ΔB _Y , ΔB _Z - components of the vector of magnetic induction of the interference, determined by the following Poisson expressions [2, 3]

где a, b, с, d, е, f, g, h, k - коэффициенты Пуассона, характеризующие влияние магнитомягкого, в магнитном отношении, железа, а Р, Q, R - составляющие магнитной индукции по осям объекта, вызванной постоянной намагниченностью, то есть компоненты вектора магнитной индукции от намагничивания твердого железа объекта. В предлагаемом магнитометре осуществляется компенсация помех подачей на входы феррозондов 1, 2, 3 компенсационных токов, формируемых компенсатором помех 4. Условием компенсации помех выражений (1)является обеспечение минимизированной алгебраической разности помех и компенсационных сигналов ΔB_XK, ΔB_YK, ΔB_ZK, то есть осуществление требованийwhere a , b, c, d, e, f, g, h, k are Poisson's ratios, characterizing the effect of magnetically soft, in a magnetic relation, iron, and P, Q, R are the components of the magnetic induction along the axes of the object caused by constant magnetization, that is, the components of the vector of magnetic induction from the magnetization of the solid iron of the object. In the proposed magnetometer, interference is compensated by supplying compensation currents formed by the interference compensator to the inputs of the flux gates 1, 2, 3. The condition for compensating for the interference of expressions (1) is to ensure the minimized algebraic difference between the interference and compensation signals ΔB _XK , ΔB _YK , ΔB _ZK , implementation of requirements

Процесс формирования компенсационных токов в объеме каждого феррозонда 1, 2, 3 в виде функций преобразования показан в прототипе [3]. Для пояснения принципа регулировки и обеспечения наблюдаемости результатов компенсации представим выражения формирования выходных напряжений помеховых сигналов умножив левую и правую части выражений (2) на коэффициент преобразования Kавтокомпенсационных преобразователейThe process of forming compensation currents in the volume of each flux gate 1, 2, 3 in the form of conversion functions is shown in the prototype [3]. To clarify the principle of adjustment and ensure observability of the compensation results, we present expressions for the formation of output voltages of interference signals by multiplying the left and right sides of expressions (2) by the conversion factor K of autocompensating converters

где ΔU_i=ΔB_iК, U_iИ=ΔB_iИK (i=x, у, z); U_P=PK, U_Q=QK, U_R=RK.where ΔU _i = ΔB _i К, U _iИ = _{ΔB iИ} K (i = x, y, z); U _P = PK, U _Q = QK, U _R = RK.

Коэффициенты Пуассона являются знакопеременными величинами, поэтому необходимо формирование модулей и знаков компенсационных поправок. Формирование модулей осуществляется изменением сопротивления масштабных цепей в каждом масштабном блоке 13, 14, 15, а формирование знака - подачей тока масштабной цепи в одну из соответствующих знаку дифференциально включенных обмоток 8, 9 феррозондов 1, 2, 3.Poisson's ratios are sign-variable quantities, therefore, it is necessary to form the moduli and signs of compensation corrections. The formation of the modules is carried out by changing the resistance of the scale circuits in each scale block 13, 14, 15, and the formation of the sign is by supplying the current of the scale circuit to one of the differentially connected windings 8, 9 of the flux gates 1, 2, 3 corresponding to the sign.

Рассмотрим процесс компенсации помех и формирование компенсационных поправок в предлагаемом устройстве по первому варианту. Для этого представим выражения выходных компенсационных сигналов магнитометра на выходах преобразователей 5, 6, 7 в видеLet's consider the process of interference compensation and the formation of compensation corrections in the proposed device according to the first option. For this, we represent the expressions of the output compensation signals of the magnetometer at the outputs of the converters 5, 6, 7 in the form

где _{Место для формулы.} m - масштабные коэффициенты формирования компенсационных поправок, зависимые от соответствующих им коэффициентов Пуассона.where is the _{place for the formula.} m - scale factors for the formation of compensation corrections, depending on the corresponding Poisson's ratios.

В предлагаемом устройстве предполагается равенство сопротивлений R₁₀=R₁₁=R₁₂. В данном случае условием компенсации является обеспечение равенства нулю разности напряжений помеховых и компенсационных сигналов выражений (3), (4), то естьIn the proposed device, it is assumed that the resistances are equal R ₁₀ = R ₁₁ = R ₁₂ . In this case, the compensation condition is to ensure that the difference between the voltages of the interference and compensation signals of expressions (3), (4) is equal to zero, that is,

Масштабы формирования модулей компенсационных поправок, определяемых значением соответствующих параметров помех (коэффициентов Пуассона) устанавливаются с помощью переменных кодоуправляемых сопротивлений 16-19 в каждом масштабном блоке 13, 14, 15. При этом знаки масштабов формируются подключением с помощью соответствующего коммутатора 20-23 регулируемой масштабной цепи к соответствующему выводу дифференциально включенных обмоток, то есть к выходу измерительной обмотки 8 или ко входу компенсационной обмотки 9. Каждая группа масштабных коэффициентов формирования компенсационных поправок ΔU_iK (i=x, у, z) формируется в соответствующих масштабных блоках использованием элементов с обозначениями, соответствующими этим блокам.The scales of the formation of the compensation correction modules determined by the value of the corresponding noise parameters (Poisson's ratios) are set using variable code-controlled resistances 16-19 in each scale block 13, 14, 15. In this case, the scale signs are formed by connecting an adjustable scale circuit using the corresponding switch 20-23 to the corresponding output of the differentially connected windings, that is, to the output of the measuring winding 8 or to the input of the compensation winding 9. Each group of scale factors for the formation of compensation corrections ΔU _iK (i = x, y, z) is formed in the corresponding scale blocks using elements with designations corresponding to these blocks.

В первом случае при подключении с помощью ключей компенсационных токов (задаваемых с помощью сопротивлений 16…19) к соответствующим компенсационным обмоткам 9 феррозондов 1, 2, 3, выражения масштабных коэффициентов выражения (4) с учетом знака формируемой поправки определяются в следующем видеIn the first case, when connecting compensation currents using keys (set using resistors 16 ... 19) to the corresponding compensation windings of 9 flux gates 1, 2, 3, the expressions of the scale coefficients of expression (4), taking into account the sign of the generated correction, are determined in the following form

где U_O - выходное напряжение стабилизированного источника напряжения.where U _O is the output voltage of the stabilized voltage source.

Во втором случае, при подключении компенсационных токов к соответствующим измерительным обмоткам феррозондов 1. 2. 3, выражения указанных коэффициентов противоположной полярности определяются в видеIn the second case, when the compensation currents are connected to the corresponding measuring windings of flux gates 1. 2. 3, the expressions of the indicated coefficients of opposite polarity are determined in the form

где С₈, С₉ - соответственно коэффициент преобразования измерительной и компенсационной обмоток i-го феррозонда. При С₈=С₉ согласно (5) и (6) обеспечивается равенство коэффициентов преобразования всех токовых дифференциальных входов феррозондов.where С ₈ , С ₉ - respectively, the conversion factor of the measuring and compensation windings of the i-th flux gate. When С ₈ = С _9, according to (5) and (6), equality of the conversion coefficients of all current differential inputs of the flux-gates is ensured.

Изменение сопротивлений 16-19, а, следовательно, изменение и формирование модулей компенсационных токов в обмотках феррозондов 1, 2, 3 осуществляется изменением и подачей кода на вход управления сопротивлений 16-19 в каждом масштабном блоке 13, 14, 15 с выхода соответствующего запоминающего устройства 32 устройств хранения данных 27-30 соответствующего блока масштабирования 24, 25, 26. Подключение масштабной цепи к соответствующей обмотке феррозонда, а, следовательно, формирование знака компенсационного тока, осуществляется изменением и подачей кода на вход управления соответствующего коммутатора 20-23 подаваемого с выхода ячейки запоминания знака 36 соответствующего устройства хранения данных.The change in resistances 16-19, and, consequently, the change and formation of the compensation currents modules in the windings of the flux gates 1, 2, 3 is carried out by changing and applying the code to the control input of the resistances 16-19 in each scale block 13, 14, 15 from the output of the corresponding memory device 32 storage devices 27-30 of the corresponding scaling unit 24, 25, 26. The connection of the scale circuit to the corresponding winding of the flux gate, and, consequently, the formation of the compensation current sign, is carried out by changing and applying the code to the control input of the corresponding switch 20-23 supplied from the cell output storing the mark 36 of the corresponding data storage device.

Особенностью предлагаемого устройства является дистанционное управление процессом формирования компенсационных поправок, осуществляемое по двухпроводной линии передачи, подключаемой к входам компенсатора помех 4. По первому проводу осуществляется передача последовательного кода, содержащего адресную часть и информационную часть, определяющую модуль и знак соответствующей компенсационной поправки. С помощью первого провода осуществляется подача входного управляющего последовательного кода N на первые (информационные) входы устройства выделения модуля и знака 37 и дешифратора адреса 33. Для синхронизации работы этих устройств на их вторые входы с помощью второго провода линии передачи подается тактовая частота F. С помощью дешифратора адреса 33 формируется код адреса устройства хранения данных 27-30 соответствующего блока управления масштабированием 24, 25, 26. Код адреса в данном случае соответствует порядковому номеру (с первого по двенадцатый) коэффициентов Пуассона. В устройстве выделения модуля и знака 37 осуществляется выделение и подача соответственно на его первый и второй выходы кодов модуля и знака соответствующих цифровых эквивалентов компенсационных поправок. Блоком цифровой коммутации осуществляется последовательное подключение каждой входной пары (модуля и знака) на соответствующие выходы парных сигналов, определяемые управляющим кодом адреса. Далее код модуля цифрового эквивалента формируемой компенсационной поправки по эффективному, например, переднему, фронту импульсов тактовой частоты на входе управления регистра 31, преобразуется на интервале подачи его в сдвиговый регистр 31, в параллельный код, подаваемый на вход запоминающего устройства 32. При этом знак компенсационной поправки по эффективному фронту тактовой частоты записывается в триггер 35 и подается на вход ячейки памяти 36. После окончания интервала подачи кода модуля и знака, содержимое регистра 31 и триггера 35 хранятся в течение последующих интервалов переключения блока цифровой коммутации 34 и подаются через запоминающее устройство 32 и ячейку памяти 36 на входы управления кодоуправляемых потенциометра 16-19 и коммутатора 20-23. С помощью этих кодов осуществляется автоматическая установка модуля и знака компенсационного тока в обмотках феррозондов 1, 2, 3 с помощью кодоуправляемых резисторов 16-19 и коммутаторов 20-23 каждого масштабного блока 13, 14, 15. В данном случае многократным повторением циклов регулировки обеспечивается формирование точных значений компенсационных сигналов в устройствах хранения данных 27-30 блоков масштабирования 24, 25, 26.A feature of the proposed device is the remote control of the process of generating compensation corrections, carried out via a two-wire transmission line connected to the inputs of the noise compensator 4. The first wire is used to transmit a serial code containing an address part and an information part that determines the module and sign of the corresponding compensation correction. Using the first wire, the input control serial code N is supplied to the first (information) inputs of the device for selecting the module and sign 37 and the address decoder 33. To synchronize the operation of these devices, clock frequency F is supplied to their second inputs using the second wire of the transmission line. The address decoder 33 generates the address code of the data storage device 27-30 of the corresponding scaling control unit 24, 25, 26. The address code in this case corresponds to the ordinal number (from the first to the twelfth) of Poisson's ratios. In the device for extracting the module and character 37, the selection and supply of the corresponding digital equivalents of the compensation corrections to its first and second outputs, respectively, is carried out. The digital switching unit carries out a serial connection of each input pair (module and sign) to the corresponding outputs of the paired signals, which are determined by the address control code. Further, the code of the module of the digital equivalent of the generated compensation correction for the effective, for example, the leading, edge of the clock frequency pulses at the control input of the register 31, is converted at the interval of its supply to the shift register 31, into a parallel code fed to the input of the memory 32. In this case, the sign of the compensation corrections on the effective edge of the clock frequency are written into the flip-flop 35 and fed to the input of the memory cell 36. After the end of the interval for supplying the module code and the sign, the contents of the register 31 and the flip-flop 35 are stored for subsequent switching intervals of the digital switching unit 34 and are fed through the memory 32 and memory cell 36 to the control inputs of the code-controlled potentiometer 16-19 and the switch 20-23. With the help of these codes, the module and the sign of the compensation current in the windings of flux gates 1, 2, 3 are automatically set using code-controlled resistors 16-19 and switches 20-23 of each scale block 13, 14, 15. In this case, the formation of exact values of compensation signals in data storage devices 27-30 of scalers 24, 25, 26.

После окончания циклов регулировки осуществляется запоминание модуля и знака соответственно в энергонезависимых запоминающих устройствах 32 и ячейках памяти 4 всех устройств хранения данных 27-30 блоков управления масштабированием 24, 25, 26. Процесс запоминания осуществляется прожигом всех запоминающих устройств и ячеек памяти. Прожиг осуществляется в зависимости от типа запоминающих устройств, например, повышением их напряжения питания до предельного значения. Причем процедура повышения питания осуществляется во внешней цепи питания магнитометра.After the end of the adjustment cycles, the module and the sign are memorized, respectively, in the non-volatile memory devices 32 and memory cells 4 of all data storage devices 27-30 of the scaling control units 24, 25, 26. The memorization process is carried out by burning all the memory devices and memory cells. Burning is carried out depending on the type of storage devices, for example, by increasing their supply voltage to a limit value. Moreover, the procedure for increasing the power supply is carried out in the external power circuit of the magnetometer.

В предлагаемом устройстве по второму варианту масштабные коэффициенты, определяющие величину компенсационных поправок, устанавливаются при регулировке в каждом масштабном блоке 13, 14, 15 с помощью кодоуправляемых потенциометров 20-23. При равенстве коэффициентов преобразования измерительной 8 и компенсационной 9 обмоток модуль и знак компенсационных токов в объеме феррозондов 1, 2, 3 задаются в соответствующих масштабных блоках 13, 14, 15 положением подвижных контактов потенциометров 20-30 относительно их среднего положения, то есть задаются соответственно абсолютной величиной и знаком разности выходных токов потенциометров, подаваемых на вход компенсационной 9 и выход измерительной 8 обмоток. Следовательно, в среднем положении подвижных контактов потенциометров формируются нулевые значения компенсационных полей. Сопротивлениями 16-19 задается диапазон регулировки токов. Особенностью данного варианта устройства является возможность одновременной выставки модуля и знака компенсационных токов перемещением движка кодоуправляемых потенциометров 20-23.In the proposed device according to the second version, the scale factors that determine the value of the compensation corrections are set during adjustment in each scale block 13, 14, 15 using code-controlled potentiometers 20-23. If the conversion factors of the measuring 8 and compensation 9 windings are equal, the modulus and sign of the compensation currents in the volume of flux gates 1, 2, 3 are set in the corresponding scale blocks 13, 14, 15 by the position of the movable contacts of the potentiometers 20-30 relative to their average position, that is, the absolute the value and sign of the difference between the output currents of the potentiometers supplied to the input of the compensation 9 and the output of the measuring 8 windings. Consequently, in the middle position of the movable contacts of the potentiometers, zero values of the compensation fields are formed. Resistances 16-19 set the current adjustment range. A feature of this version of the device is the possibility of simultaneous display of the module and the sign of the compensation currents by moving the slider of the code-controlled potentiometers 20-23.

Изменение положения подвижных контактов потенциометров 20-23 относительно нулевого (среднего) положения осуществляется изменением и подачей кода на вход управления потенциометров 20-23 в каждом масштабном блоке 1, 2, 3 с выхода соответствующего запоминающего устройства 32 устройств хранения данных 27-30 соответствующего блока масштабирования 24, 25, 26.The change in the position of the movable contacts of the potentiometers 20-23 relative to the zero (middle) position is carried out by changing and applying the code to the control input of the potentiometers 20-23 in each scale block 1, 2, 3 from the output of the corresponding memory 32 storage devices 27-30 of the corresponding scale unit 24, 25, 26.

В устройстве осуществляется дистанционное управление процессом формирования компенсационных поправок, осуществляемое по двухпроводной линии связи, подключаемой к входам компенсатора помех 4. С помощью первого провода осуществляется подача входного управляющего последовательного кода N на первые (информационные) входы устройства выделения кода компенсационной поправки 35 и дешифратора адреса 33. Для синхронизации работы этих устройств на их вторые входы с помощью второго провода линии связи подается тактовая частота F. С помощью дешифратора адреса 33 формируется код адреса устройства хранения данных 27-30 соответствующего блока управления масштабированием 24, 25, 26. Код адреса в данном случае соответствует порядковому номеру (с первого по двенадцатый) коэффициентов Пуассона. В устройстве выделения кода компенсационной поправки 35 осуществляется выделение из общей кодовой посылки N кода соответствующих цифровых эквивалентов компенсационных поправок, подаваемых на информационный вход блока цифровой коммутации 34. Последним осуществляется подключение каждого входного кода на соответствующие выходы, определяемые управляющим кодом адреса. Далее код выбранной поправки по эффективному, например, переднему, фронту импульсов тактовой частоты на входе управления регистра 31 преобразуется на интервале подачи его на информационный вход в сдвиговый регистр 31 в параллельный код, подаваемый на вход запоминающего устройства 32. После окончания интервала подачи кода, содержимое регистра 31 хранится в течение последующих интервалов переключения блока цифровой коммутации 34 и подается через запоминающее устройство на вход управления соответствующего кодоуправляемого потенциометра 20-23. С помощью этого кода осуществляется автоматическая установка модуля и знака компенсационного тока в обмотках 8, 9 феррозондов 1, 2, 3. С помощью соответствующего кодоуправляемого потенциометра 20-23 каждого масштабного блока 13, 14, 15. В данном случае для управления потенциометром, обеспечивающим левое, среднее и правое положения его подвижных контактов выбирается необходимая и удобная форма кодирования управляющего сигнала. Такой формой кодирования является, например, дополнительный код, определяющий положительное, нулевое и отрицательное значения кодируемой величины без отдельного выделения знакового разряда. Таким образом, в отличие от входного последовательного прямого кода, применяемого в первом варианте устройства, в данном случае на вход компенсатора помех 4 осуществляется подача последовательного дополнительного кода.The device carries out remote control of the process of forming compensation corrections, carried out via a two-wire communication line connected to the inputs of the interference compensator 4. With the help of the first wire, the input control serial code N is supplied to the first (information) inputs of the device for extracting the compensation correction code 35 and the decoder of the address 33 To synchronize the operation of these devices, clock frequency F is supplied to their second inputs with the help of the second wire of the communication line. Using the address decoder 33, the address code of the storage device 27-30 of the corresponding scaling control unit 24, 25, 26 is generated. corresponds to the ordinal number (from the first to the twelfth) of Poisson's ratios. In the device for extracting the compensation correction code 35, the code of the corresponding digital equivalents of the compensation corrections supplied to the information input of the digital switching unit 34 is extracted from the common code message N. The latter is used to connect each input code to the corresponding outputs determined by the address control code. Further, the code of the selected correction for the effective, for example, the leading, edge of the clock frequency pulses at the control input of the register 31 is converted during the interval of its supply to the information input in the shift register 31 into a parallel code supplied to the input of the memory 32. After the end of the interval for supplying the code, the contents register 31 is stored during subsequent switching intervals of the digital switching unit 34 and is fed through the memory device to the control input of the corresponding code-controlled potentiometer 20-23. With the help of this code, the module and the sign of the compensation current in the windings 8, 9 of flux gates 1, 2, 3 are automatically set. With the help of the corresponding code-controlled potentiometer 20-23 of each scale block 13, 14, 15. In this case, to control the potentiometer providing the left , the middle and right positions of its moving contacts, the necessary and convenient form of coding the control signal is selected. Such a form of coding is, for example, a complementary code that determines the positive, zero and negative values of the coded value without separating the sign bit separately. Thus, in contrast to the input sequential direct code used in the first version of the device, in this case, a sequential additional code is fed to the input of the interference compensator 4.

После окончания циклов регулировки осуществляется запоминание данных в энергонезависимых запоминающих устройствах 32 всех устройств хранения данных 27-30 блоков управления масштабированием 24, 25, 26. Процесс запоминания осуществляется прожигом всех запоминающих устройств 32, осуществляемым повышением напряжения питания запоминающих устройств до предельного значения.After the end of the adjustment cycles, data is stored in the non-volatile memory devices 32 of all data storage devices 27-30 of the scaling control units 24, 25, 26. The storage process is carried out by burning all the memory devices 32 by increasing the supply voltage of the memory devices to the limit value.

Возможность микроминиатюризации предлагаемого устройства обеспечивает более широкий успех его применения в аэрокосмической технике. В данном случае возможно применение микросхем высокой степени интеграции. Так, например, в первом варианте предлагаемого устройства, возможно исполнение двух каналов устройств хранения данных и кодоуправляемых сопротивлений в едином корпусе микросхемы AD5173 (ANALOGDEVICES) размерами 3 мм × 4,9 мм, а для исполнения двухканальной схемы устройства хранения данных и кодоуправляемого потенциометрического сопротивления во втором варианте предлагаемого устройства, возможно применение микросхемы AD5172. Имеются также отечественные аналоги.The possibility of microminiaturization of the proposed device provides a wider success of its application in aerospace engineering. In this case, it is possible to use microcircuits of a high degree of integration. So, for example, in the first version of the proposed device, it is possible to execute two channels of data storage devices and code-controlled resistances in a single package of the AD5173 microcircuit (ANALOGDEVICES) with dimensions of 3 mm × 4.9 mm, and for the execution of a two-channel circuit of a data storage device and a code-controlled potentiometric resistance in the second version of the proposed device, it is possible to use the AD5172 microcircuit. There are also domestic analogues.

Формирование внешнего управляющего кода осуществляется внешним устройством управления, например, персональным компьютером или специализированным вычислителем. Для передачи последовательного кода в магнитометр с целью дистанционного управления используется широко применяемая двухпроводная линия связи. В данном случае способ передачи и приема информации может быть реализован с помощью как индивидуально разработанных средств передачи, так и с помощью специальных или унифицированных средств интерфейса.The external control code is generated by an external control device, for example, a personal computer or a specialized computer. A widely used two-wire communication line is used to transmit the serial code to the magnetometer for remote control. In this case, the method of transmitting and receiving information can be implemented using both individually developed transmission means and using special or unified interface means.

Дистанционное управление и автоматизация процесса проведения девиационных работ обеспечат доступ к управлению регулировкой магнитометра, расположенного в труднодоступных местах подвижного объекта, повысят производительность и обеспечат снижение трудоемкости девиационных работ. Кроме того, обеспечивается возможность многократного повторения регулировочных циклов формирования компенсационных поправок, тем самым обеспечивается помехоустойчивость и повышение точности регулировочных работ.Remote control and automation of the deviation work process will provide access to the adjustment control of the magnetometer located in hard-to-reach places of the moving object, increase productivity and reduce the labor intensity of deviation work. In addition, the possibility of multiple repetition of the adjustment cycles for the formation of compensation corrections is provided, thereby ensuring noise immunity and increasing the accuracy of adjustment work.

Важно отметить, что подобие математических выражений, определяющих девиационные помехи и инструментальные погрешности обеспечивает возможность использования предложенной схемы компенсации помех также в качестве компенсатора инструментальных погрешностей магнитометра, расширяя тем самым функциональные возможности технического решения. В данном случае особенно очевидно исключение применением дистанционного управления проблемы проведения калибровки моноблочных магнитометров, помещаемых в процессе калибровки в труднодоступную экранированную меру магнитной индукции.It is important to note that the similarity of mathematical expressions that determine deviation noise and instrumental errors makes it possible to use the proposed noise compensation scheme also as a compensator for instrumental errors of the magnetometer, thereby expanding the functionality of the technical solution. In this case, it is especially obvious that the use of remote control eliminates the problem of calibrating monoblock magnetometers, placed during the calibration process in a hard-to-reach shielded magnetic induction measure.

Таким образом, предлагаемое устройство, обладая новизной, полезностью и реализуемостью, может найти широкое применение в технике магнитных измерений, а также девиационных и калибровочных работ магнитометров.Thus, the proposed device, with its novelty, usefulness and feasibility, can find wide application in the technique of magnetic measurements, as well as deviation and calibration work of magnetometers.

ЛитератураLiterature

1. Скородумов С.А., Обоишев Ю.П. Помехоустойчивая измерительная аппаратура. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981-176 с., ИЛ.1. Skorodumov S.A., Oboishev Yu.P. Interference-resistant measuring equipment. - L .: Energoizdat. Leningrad. department, 1981-176 p., IL.

2. Л.А. Кардашинский - Брауде. Современные судовые магнитные компасы. - СПб: ФГУП "ГНЦ-ЦНИИ «Электроприбор»", 1999. - 138 с.2.L.A. Kardashinsky - Braude. Modern ship's magnetic compasses. - St. Petersburg: FSUE "SSC-TsNII" Elektropribor "", 1999. - 138 p.

3. Навигационный магнитометр (варианты). Патент РФ №2352954, МПК G01R 33/02, 27,02,20073. Navigation magnetometer (options). RF patent No. 2352954, IPC G01R 33/02, 27,02,2007

4. Семенов Н.М., Яковлев Н.И. Цифровые феррозондовые магнитометры. Л.: Энергия, 1978.4. Semenov N.M., Yakovlev N.I. Digital fluxgate magnetometers. L .: Energy, 1978.

Claims

1. A navigation magnetometer containing three orthogonally oriented fluxgate, the sensitivity axes of which are oriented respectively along the longitudinal, normal and transverse axes of the object, a noise compensator and three amplifiers, the input of each of which is connected to the output of the measuring winding of the corresponding fluxgate, and the output is connected to the corresponding analog to the input of the interference compensator and through the feedback resistance to the input of the compensation winding of the corresponding flux gate, in each flux gate the compensation and measuring windings are connected differentially with respect to direct current, the interference compensator contains three scale blocks, from the first to the third analog inputs of which are connected respectively to the first, second and the third analog inputs of the noise canceler, and the fourth analog input of each scale block is connected to the output of the stabilized voltage source, each scale block contains from the first to the fourth scale chains of sequential connection of the resistance and the switch, the first outputs of the switches from the first to the third scale blocks are connected to the inputs of the compensation windings of the first, second and third flux gates, respectively, and the second outputs to the outputs of the measuring windings of the first, second and third flux gates, respectively, characterized in that the resistances and scale circuit switches contain code-controlled inputs and additionally introduced from the first to third control units for scaling, a digital switching unit, the output of the address decoder connected to its control input, and a module and sign extraction device was introduced, the first and second outputs of which are connected to the first and second, respectively information inputs of the digital switching unit, and the first input of it and the address decoder are connected to the input for supplying the serial code of the external transmission line, each scaling control unit contains from the first to the fourth data storage devices, each of which, in its The first stage contains large-scale chains of serial connection, respectively, of a register and a memory device, a trigger and a memory cell, in each of the first to third scaling control blocks the output of the memory device and the output of the memory cell of each of the first to fourth data storage devices are connected to the control input, respectively controlled by the code resistance and switch each from the first to the fourth scale chains of their serial connection, respectively, from the first to the third scale block, the first and second outputs of the first to fourth, fifth to eighth and ninth to twelfth pairs of the digital switching unit are connected to the information input of the register and trigger of the scale circuits, respectively respectively, from the first to the fourth storage devices of the first to third scaling control units, and the control inputs of the register and flip-flop of all scale circuits are connected to the clock input of the external transmission line and the second input of the cheap an address descriptor and a modulus and sign extractor.

2. A navigation magnetometer containing three orthogonally oriented fluxgate, the sensitivity axes of which are oriented respectively along the longitudinal, normal and transverse axes of the object, a noise compensator and three amplifiers, the input of each of which is connected to the output of the measuring winding of the corresponding fluxgate, and the output is connected to the corresponding input of the interference compensator and through the feedback resistance to the input of the compensation winding of the corresponding flux gate, in each flux gate the compensation and measuring windings are connected differentially with respect to direct current, the interference compensator contains three scale blocks, from the first to the third analog inputs of which are connected to the first, second and third analog inputs, respectively inputs of the interference compensator, and the fourth analog input of each scale block is connected to the output of the stabilized voltage source, each scale block contains from the first to the fourth scale circuits of the serial connection resistance and potentiometer, and the first leads from the first to the fourth resistance of each scale block are connected, respectively, to its first to fourth analog inputs, and the second leads to the first (movable) lead, respectively, of the first to fourth potentiometers, the second leads of which are connected to the inputs of the compensation windings respectively, of the first, second and third flux gates, and the third leads to the outputs of the measuring windings of the corresponding flux gates, characterized in that the potentiometers of all scale circuits of all scale blocks contain code control inputs, additionally introduced from the first to third scaling control units, a digital switching unit and connected to its control input an address decoder, a device for extracting a compensation correction code, the output of which is connected to the information input of the digital switching unit, and its first input and the address decoder are connected to the input for supplying the serial code of the external line data, each control unit for scaling contains from the first to fourth data storage devices, each of which, in turn, contains a scale chain of serial connection of a register and a memory device, in each from the first to third control unit scaling the output of the memory device of each from the first to fourth data storage device is connected to the control input of the potentiometer, respectively, each from the first to the fourth scale chain, respectively, from the first to the third scale block, each from the first to the fourth, from the fifth to the eighth and from the ninth to the twelfth output of the digital switching unit is connected to the information input of the register, respectively of the first to fourth storage devices of the first to third scaling control units, and the control input of the register of each data storage device of each scaling control unit is connected to the clock frequency input of the external transmission line and the second input is decoded pa address and device for allocating the compensation correction code.