SE470289B - Magnetiskt zonrör - Google Patents

Description

470 289 laddningsbärare. Dessutom kan längre räckvidd erhållas eftersom avståndsberoendet endast ökar med r'3. På 3 meters avstånd från ett järnföremål av en stridsvagns storlek är påverkan i storleksordningen 5 % vilket räcker före detektion.

Dessutom talar krav på icke röjande system samt ökad störfasthet för passiva system. Ett aktivt system har röjandet inbyggt samt detekterar alla väl ledande föremål, exempelvis skenmål av aluminiumfolie. Ett passivt system röjer sig ej och kräver stora ferromagnetiska föremål för att ge signal. Ändamålet med denna uppfinning är att åstadkomma ett magnetiskt zonrör utan aktiv del, d v s ett passivt magnetiskt zonrör, med större räckvidd än de tidigare kända aktiva zonrören.

Som redan nämnts är det mycekt små ändringar i det jordmagnetiska fältet som det passiva magnetiska zonröret måste känna av. Vidare kommer laddningsbärarens egna rörelse i det jordmagnetiska fältet att påverka signalen. Detta problem har enligt uppfinningen lösts på följande sätt: En eller flera sensorer, i form av spolar eller fluxgatesensorer, känner avvikelser i flödestätheten hos det jordmagnetiska fältet. Vidare är positionskännande element, gyron eller accelerometrar, anordnade på laddningsbäraren och känner av dess rörelser. Sensorsignalerna respek- tive positionssignalerna tillförs signalbehandlingen som avger en aktiv utsignal vid en avvikelse i det jordmagnetiska fältet kompenserad för laddningsbärarens egen rörelse i det jordmagnetiska fältet så att den aktiva utsignalen endast uppträder i beroende av avvikelser i det jordmagnetiska fältet som ferromagnetiska föremål ger upphov till.

Med ett zonrör av det här slaget uppnås en större räckvidd än med ett aktivt, och störfastheten blir bättre.

' * 'Wim 3 47a 289 I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningar vilka som exempel visar en fördelaktig utföringsform av uppfinningen.

Figur 1 visar schematiskt en rörlig laddningsbärare (robot) som rör sig i det jordmagnetiska fältet.

Figur 2 visar ett blockschema över zonrörets huvuddelar.

Figur 3 visar ett flödesschema över signalutvärderíngen.

Figur lvisar schematiskt en rörlig laddningsbärare i form av en robot 1 som rör sig i det jordmagnetiska fältet B. Robotens främre del är utrustad med ett zonrör 2 som skall känna av om ett ferromagnetiskt föremål, exempelvis en stridsvagn 3, befinner sig i närheten av roboten och då avge en utsignal för utlösning av robotens verkansdel. Zonröret 2 utgörs av ett passivt magnetiskt zonrör med sensorer för jordmagnetiska fältet B.

För att underlätta den fortsatta beskrivningen införes ett ortogonalt, robotfast koordinatsystem med XYZ-axlarna enligt figuren, d v s X- axeln sammanfaller med robotens längsaigel, Y-axeln vinkelrätt åt sidan och Z-axeln vinkelrätt nedåt. Robotens position och rörelse kan beskrivas med hjälp av roll-, tipp- och girvinklarna ø, (9 och *P definierade enligt följande: Rollvinkeln Q) anger en vridning kring X-axeln. Vinkeln är positiv vid en vridning Y-Z, d v s medurs sett bakifrån på roboten.

Tippvinkeln 9 anger en vridning kring Y-axeln. Vinkeln är positiv vid en vridning X-Z, d v s nosen upp hos roboten.

Girvinkeln 'P anger en vridning kring Z-axeln. Vinkeln är positiv vid en vridning X-Y, d v s gir ät höger. 4370 289 För enkelhets skull antas att sensorerna utgöres av tre ortogonala sensorer, d v s sensorema riktade i X-, Y- och Z-riktningarna. De tre sensorerna känner då flödestätheterna BX, By, och BZ. Vid robotens rörelser ändras dessa flödestätheter enligt följande ekvationssystem. dBX=-d®BZ+d*l' By dBy= dø BZ - d? BX dBZ=-dø By+d9 BX Vissa sensorer, t.ex. fluxgatesensorer, ger direkt BX, By och BZ_ Andra sensorer av typ spole ger tidsderivatan av B-fältet, och BX, By och BZ måste då räknas fram genom lösning av ekvations- systemet." Som omnämnts inledningsvis ger ett ferromagnetiskt föremål upphov till avvikelser i det jordmagnetiska fältet. I princip kan målets störning av det jordmagnetiska fältet representeras med en magnetisk dipol.

Dipolens orientering beror av det jordmagnetiska fältets riktning. Om det jordmagnetiska fältet är horisontellt blir dipolens axel horisontell.

Om det jordmagnetiska fältet är vertikalt, blir dipolens axel vertikal om, om det jordmagnetiska fältet är horisontellt blir dipolens axel horisontell. Dipolens räckvidd (definierad som det avstånd på vilken dipolen ger en viss fältstyrka) är längre i axelns riktning än i ekvatorialplanet men skillnaden uppgår bara till en faktor 3~l2 = 1,26.

Som också omnämnts inledningsvis kommer robotens egna rotations- rörelser i det jordmagnetiska fältet att ge upphov till en sensorsignal.

Enligt uppfinningen innefattar zonröret en Signalbehandling 5 som är anordnad att kompensera för robotens egna rörelser i det jord- magnetiska fältet så att en aktiv utsignal endast uppträder i beroende av de avvikelser i det jordmagnetiska fältet som ett ferromagnetiskt före- mål (målet) ger upphov till. Roboten innefattar därför positionskännande organ 6, exempelvis gyron, som känner av robotens rörelse och utsigna- len, gyrosignalen, tillföres signalbehandlingen för utvärdering, se figur 2.

I figur 2 visas ett blockschema över zonrörets huvuddelar. Tre sensorer 4 mäter den magnetiska flödestätheten BX, By, BZ. Sensorsignalerna - i :tirfljïflfiwl 5 470 289 tillföres via förstärkare 7 och A/D-omvandlare 8 signalbehandlingen i form av en mikroprocessor 9 för utvärdering. Mikroprocessorn tillföres även gyrosignaler från gyron 6 som känner av robotens egenrörelse.

Zonröret är tänkt att fungera enligt följande: Vid utskjutningen mäts de tre komposanterna i det jordmagne- tiska fältet B. Ur dessa värden beräknas det jordmagnetiska fäl- tets storlek och riktning.

Under robotens fortsatta flygtid mäts och jämförs magnetfältets stor- lek BX,B{f, och BZ kontinuerligt med ursprungsvärdena. Vid en avvikelse, d v s en magnetfältsförändring som ej kan förklaras med en rörelse hos roboten, vet man att det finns ett ferromagnetiskt föremål i närheten, d v s målet har påträffats, och zonröret avger en utsignal till verkansdelen.

Funktionsprincipen illustreras i figur 3 med hjälp av ett flödes- schema.

Claims (8)

470 289 PATENTKRAV

1. Magnetiskt zonrör för initiering av laddningen hos en rörlig laddningsbärare, exempelvis en robot, projektil, granat e.dy1., då denna passerar på ett visst avstånd från ett ferromagnetiskt-föremål kännetecknad av att det innefattar En eller flera sensorer (4) för avkänning av avvikelser i flödestätheten hos det jordmagnetiska fältet (BX,BY,BZ) en eller flera positionskännande element (6) för avkänning av rörliga laddningsbärarens egenrörelse och Signalbehandling (5) anordnad att avge en aktiv utsignal (im) vid en avvikelse i det jordmagnetiska fältet och därvid kompensera för laddningsbärarens egenrörelse i det jordmagnetiska fältet så att den aktiva utsignalen endast uppträder i beroende av avvikelser i det jordmagnetiska fältet som ferromagnetiska föremål (3) ger upphov till.

2. Zonrör enligt patentkrav 1 kännetecknat av att sensorerna utgöres av fluxgatesensorer för avkänning av flödestätheten.

3. Zonrör enligt patentkrav l kännetecknat av att sensorerna utgöres av spolar för avkänning av tidsderivatan hos flödestätheten.

4. Zonrör enligt patentkrav 1 kännetecknat av att sensorerna utgöres av hallelement för avkänning av flödestätheten.

5. Zonrör enligt patentkrav 1 _ kånnetecknat av att de positions- kännande elementen utgöres av gyron (6) för mätning av robotens rörelse i roll- och girled. f: ~ -1 »tt-:Wwmt "4- 47Û 289

6. Zonrör enligt patentkrav 1 kännetecknat av att de posi- tionskännande elementen utgöres av accelerometrar för mätning av robotens rörelse i roll- och girled.

7. Zonrör enligt patentkrav l kännetecknat av att Signalbe- handlingen (5) är anordnad att kontinuerligt jämföra sensor- signalerna under laddningsbärarens rörelse längs sin bana med ursprungsvärdena uppmätta vid utskjutningen och att vid en förändring av sensorsignalernas storlek kontrollera om föränd- ringen orsakats av egna rörelser och, om så ej är fallet, avge en utsignal till den rörliga laddningsbärarens verkansdel.

8. Zonrör enligt patentkrav 7 kånnetecknat av att signalbe- handlingen (5) innefattar en mikroprocessor (9) för signalbe- handlingen.