SU1083073A1 - Magnetic compass - Google Patents

Magnetic compass Download PDF

Info

Publication number
SU1083073A1
SU1083073A1 SU833557929A SU3557929A SU1083073A1 SU 1083073 A1 SU1083073 A1 SU 1083073A1 SU 833557929 A SU833557929 A SU 833557929A SU 3557929 A SU3557929 A SU 3557929A SU 1083073 A1 SU1083073 A1 SU 1083073A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
disk
angular position
output
disc
magnetic compass
Prior art date
Application number
SU833557929A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тофик Кязимович Исмаилов
Акрам Мехти оглы Измайлов
Фикрат Микаилович Аллахвердов
Людмила Михайловна Миргородская
Константин Георгиевич Сергеев
Original Assignee
Институт Космических Исследований Природных Ресурсов Научно-Производственного Объединения Космических Исследований При Ан Азсср
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 Институт Космических Исследований Природных Ресурсов Научно-Производственного Объединения Космических Исследований При Ан Азсср filed Critical Институт Космических Исследований Природных Ресурсов Научно-Производственного Объединения Космических Исследований При Ан Азсср
Priority to SU833557929A priority Critical patent/SU1083073A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1083073A1 publication Critical patent/SU1083073A1/en

Links

Abstract

МАГНИТНЫЙ КОМПАС, содержащий магниточувствительньш элемент, установленный в демпфирующей жидкости вместе с индикаторным диском с возможностью вращени  вокруг вертикальной оси, и систему индикации углового положени  диска, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности при непрерывной регистрации углового положени , диск выполнен с боковой поверхностью, рассто ние точек которой до оси вращени  плавно измен етс , а система индикации углового.положени  диска реализована как пьезоэлектрический приемопередающий преобразователь дл  измерени  рассто ний до боковой поверхности диска.A MAGNETIC COMPASS, containing a magnetically sensitive element mounted in a damping fluid together with an indicator disk with the possibility of rotation around a vertical axis, and a disk angle indication system, characterized in that, in order to improve the accuracy with continuous recording of the angular position, the disk is made with a side surface, the distance of points to the axis of rotation smoothly changes, and the display system of the angular position of the disk is implemented as a piezoelectric transceiver transform fir for measuring distances to the side surface of the disc.

Description

Изобретение откоситс  к навигаЦ1-10НКЫМ измерени м, а также к магнитньм компасам с дистанционной регистрацией положени , примен емым , в частности, при метеорологических и гидрологических исследовани х . Известны магнитные компасы с разнообразными системами дистанционной регистрации магнитного курса путем формировани  электрического сигнала, пропорционального угл разворота относительно магнитного меридиана Земли tlH. Нар ду с контактными устройствами дл  съема информации, обладающими невысокой точностью и низкой надежностью, в таких компасах получили применение и бесконтактные системы, в которых на диске, вращаю щемс  вместе со стрелкой компаса в демпфирующей жидкости вокруг вертикальной оси, нанесена печатна  схема дл  индукционной регистрации положени  стрелки С 23. Компасы с подобной системой дистанционной регистрации обладают однако, повь пенной чувствительность к воздействию магнитных помех и требуют достаточно сложной схемы дл обеспечени  непрерывной индикации положени  диска. Наиболее близким к предлагаемому  вл ютс  магнитные компасы с фотоэлектрической системой индикации, в которых на диске, вращающемс  вместе с магнитной стрелкой или другим магниточувствительным элемен том вокруг вертикальной оси, сформированы кодовые дорожки, считьгоае- мые с помощью линейки фотоприемников . Компасы обладают точностью пор дка 1-1,5° З J. Дальнейшее повьшение точности в таких компасах чрезвычайно затруд нительно, поскольку св зано с увели чением размеров диска или числом дорожек, а также фотоэлектрических преобразователей. Используют другой принцип определени  углового положени  двух,вра щающихс  один относительно другого объектов, путем измерени  времени распространени  ультразвуковых коле баний в среде между объектами Цель изобретени  - повышение точности регистрации при непрерывной регистрации углового положени  диска. Дл  достижени  поставленной цели т в магнитном компасе, содержащем магниточувствительный элемент, установленный в демпфирующей жидкости вместе с индикаторным диском с возможностью вращени  вокруг вертикальной оси, и систему индикации углового положени  диска, последний выполнен с боковой поверхностью, рассто ние точек которой до оси вращени  плавно измен етс , а система индикации углового положени  диска реализована как пьезоэлектрический приемопередающий преобразователь дл  измерени  рассто ний до боковой поверхности диска. На фиг.1 изображена конструктивна  схема магнитного компаса, на фиг.2 - блок-схема системы регистрации магнитного компаса на фиг.З - диаграммы напр жений на входах (выходах) отдельных функциональных блоков-преобразователей магнитного компаса. Магнитный компас содержит корпус 1, заполненньй демпфирующей жидKocTbW , магнитно-чувствительный элемент (МЧЭ) в виде, например, двух посто нных магнитов 2, установленных на диске 3, последний выполнен в виде профилированного кулачка, рассто ние точек боковой поверхности которого до оси А плавно измен етс . В плоскости диска 3 неподвижно установлен пьезоэлектрический преобразователь 5 ультразвуковых колебаний. При этом бокова  поверхность диска 3 служит отражателем ультразвуковых колебаний, излучаемых пьезоэлектрическим преобразователем 5. Пьезоэлектрический преобразователь 5 соединен с выходом (входом) вторичного преобразовател  6, обеспечивающего измерение рассто ни  до диска. Диск 3 ориентируетс  по магнитному меридиану Земли, при этом в зависимости от угла разворота диска 3 относительно пьезоэлектрического преобразовател  5 измен етс  рассто ние L от торца до боковой поверхности диска 3. При подаче импульса ударного возбуждени  от генератора 7 на пьезоэлектрический преобразователь последний формирует ультразвуковой импульс, который после прохождени  удвоенного рассто ни  2L в демпфирующей жидкости преобразуетс  в электрический сигнал. Длительность временного интервала, отсчитываемого от момента подачи импульса ударного возбуждени  до момента формировани  приемного электрического сигнала, оказываетс  пропорциональной углу разворота диска 3. При выборе в качестве демпфирующей жидкости среды, имеющей температурный коэффициент скорости распространени  ультразвуковых колебаний, близкий к нулю (например , 6%-й раствор этилового спирта в дистиллированной воде), длительность указанного временного интервала определ етс  практически тс лько углом разворота диска 3, Дл  измерени  этого угла синусоидальные сигналы управл емого генератора 8, содержащего в качестве частотнозависимого элемента встречно включенные варикапы, емкость которых измен етс  под действием управл ющего напр жени , нормализуетс  формирователем 9 импульсов и в виде пр моугольных импульсов (фиг.3о() поступают на вход делител  10 с посто нным коэффициентом делени . С выхода делители 10 импульсы (фиг.35) поступают на вход распределител  11 импульсов, задающего последовательность работы функциональных блоков вторичного преобразовател  6. Временное расположение импульсов на выходах о, б и 6 распределител  11 приведены соответственно на фиг.З & I г, д- По;, переднему фронту импульса с выхода а распределител  11 производитс  запуск генератора 7 возбуждающих импульсов (фиг.Зе). Электрический сигнал с выхода преобразовател  5 (фиг.З.) поступает через амплитудный ограничитель 12 на вход компаратора 13, стробируемый сигналом с выхода делител  10. С выхода компаратора 13 нормализованный приемный сигнал (фиг.Зи) поступает, например, на S-вход RS-триггера 14, который формирует импульс, временное расположение переднего фронтакоторого будет практически соответствовать моменту регистрации компаратором 13 приемного сигнала. Установка триггера 14 в исходное состо ние осуществл етс  импульсом с выхода БThe invention is inclined to navigate C1-10NK measurements, as well as to magnetic compasses with remote position recording, used in particular in meteorological and hydrological investigations. Magnetic compasses are known with a variety of systems for remotely registering the magnetic course by generating an electrical signal proportional to the angle of rotation relative to the Earth's magnetic meridian tlH. Along with contact devices for retrieving information with low accuracy and low reliability, contactless systems have also been used in such compasses, in which a printed circuit for inductive positioning is applied to a disk rotating together with a compass needle in a damping fluid around a vertical axis. arrows C 23. Compasses with a similar system of remote registration, however, have a very sensitive sensitivity to the effects of magnetic interference and require a rather complicated circuit to provide Continuous disc position indication. The closest to the proposed are magnetic compasses with a photoelectric indication system in which code tracks are formed on the disk, rotating together with a magnetic arrow or another magnetically sensitive element around the vertical axis, using a line of photodetectors. Compasses have an accuracy of the order of 1–1.5 ° C J. A further increase in accuracy in such compasses is extremely difficult, since it is associated with an increase in disk size or the number of tracks, as well as photoelectric converters. A different principle is used to determine the angular position of two objects rotating one relative to another by measuring the propagation time of ultrasonic oscillations in the medium between objects. The purpose of the invention is to improve the recording accuracy during continuous recording of the angular position of the disk. To achieve this goal, a magnetic compass containing a magnetically sensitive element mounted in a damping fluid together with an indicator disk can be rotated around a vertical axis, and a disk angular position indication system, the latter made with a lateral surface, the distance of points to the axis of rotation smoothly changing. The disc angle indication system is implemented as a piezoelectric transceiver transducer for measuring distances to the side surface of the disc. Fig. 1 is a structural diagram of a magnetic compass; Fig. 2 is a block diagram of a magnetic compass recording system in Fig. 3 — voltage diagrams at the inputs (outputs) of individual functional units of magnetic compass converters. The magnetic compass includes a housing 1, a filled damping liquid KocTbW, a magnetic sensitive element (MCE) in the form of, for example, two permanent magnets 2 mounted on disk 3, the latter is made in the form of a profiled cam, the distance of points of the lateral surface of which is to the axis A smoothly is changing. In the plane of the disk 3 is fixedly mounted piezoelectric transducer 5 ultrasonic vibrations. The side surface of the disk 3 serves as a reflector of ultrasonic vibrations emitted by the piezoelectric transducer 5. The piezoelectric transducer 5 is connected to the output (input) of the secondary transducer 6, which measures the distance to the disk. The disk 3 is oriented along the Earth's magnetic meridian, and depending on the angle of rotation of the disk 3 relative to the piezoelectric transducer 5, the distance L from the end to the side surface of the disk 3 changes. When a pulse of excitation from the generator 7 is applied to the piezoelectric transducer, the latter generates an ultrasonic pulse, which, after passing a double distance of 2L in the damping fluid, is converted into an electrical signal. The duration of the time interval, counted from the moment of application of the shock excitation pulse to the formation of the receiving electrical signal, is proportional to the rotation angle of the disk 3. When choosing a medium having a temperature coefficient of ultrasonic oscillation velocity close to zero (for example, 6% - ethanol solution in distilled water), the duration of the specified time interval is determined practically by the angle of rotation of the disk 3, For Measuring this angle, the sinusoidal signals of a controlled oscillator 8 containing, as a frequency-dependent element, counter-connected varicaps, whose capacitance changes under the influence of the control voltage, are normalized by the pulse former 9 and in the form of rectangular pulses (Fig. 3o) go to the input of the divider. 10 with a constant division factor. From the output, the dividers 10 pulses (Fig.35) are fed to the input of the pulse distributor 11, which specifies the sequence of operation of the functional blocks of the secondary converter 6. The interim location pulses at the outputs a, b and 6, the distributor 11 shown respectively in fig.Z & I g, d- By ;, the leading edge of the pulse from the output of the distributor 11 triggers the start of the generator 7 of the excitation pulses (Fig. Ze). The electrical signal from the output of the converter 5 (fig.Z.) is fed through the amplitude limiter 12 to the input of the comparator 13, gated by the signal from the output of the divider 10. From the output of the comparator 13 the normalized receiving signal (fig.Zi) is fed to, for example, the S input RS -trigger 14, which generates a pulse, the temporary location of the front front of which will almost correspond to the time of registration by the comparator 13 of the receiving signal. Setting the trigger 14 to its initial state is accomplished by a pulse from output B

08307340830734

распределител  11. Выходные импульсы триггера 14 (фиг.Зк) поступают на , управл юпхий вход ключевого элементаthe distributor 11. The output pulses of the trigger 14 (Fig.Zk) arrive at the control input of the key element

15и информационньш вход дискримина5 тора 16 длительности, например на15 and informational entry of discriminator 16 duration, for example on

D-вход D-триггера, тактируемого по С-входу передним фронтом импульса с выхода 5 распределител  11 (фиг.Зг). Если период следовани  10 импульсов с выхода делител  10 больше времени t распространени  ультразвукового импульса на рассто нии 2L, то на выходе дискриминатораThe D-input of the D-flip-flop clocked at the C-input by the leading edge of the pulse from the output 5 of the distributor 11 (Fig. 3g). If the period of the following 10 pulses from the output of the divider 10 is longer than the time t of the ultrasonic pulse propagation at a distance of 2L, then at the discriminator output

16будет действовать сигнал логичес15 кой единицы (фиг.3л), вызывающий16 the signal of the logical unit 15 (fig.3l) will act, causing

через ключевой элемент 15 на И}1теграторе 17 положительное приращение напр жени  (фиг.3 л), привод щее к увеличению частоты управл емого гене20 ратора 8 и, следовательно, к уменьшению периода следовани  импульсов с выхода делител  10. Если период следовани  импульсов с выхода делител  10 меньше времени Tf распрост25 ранени  ультразвукового импульса а удвоенном рассто нии (2L), то на выходе дискриминатора 16 будет действовать сигнал логического нул , вызывающий через ключевой элементthrough the key element 15 on I} 1 integrator 17 positive voltage increment (Fig. 3 l), leading to an increase in the frequency of the controlled generator 8 and, consequently, to a decrease in the pulse following period from the output of the divider 10. If the pulse following period from the output the divider 10 is less than the time Tf of the propagation of the ultrasonic pulse at a double distance (2L), then the output of the discriminator 16 will have a logical zero signal, causing through a key element

30 15 на интеграторе 17 отрицательное приращение напр жени , привод щее к уменьшению частоты генератора 8 и увеличению периода следовани  импуль-сов с выхода делител  10. Таким образом в установившемс  режиме работы 30 15 on the integrator 17 negative voltage increment, leading to a decrease in the frequency of the generator 8 and an increase in the pulse period from the output of the divider 10. Thus, in the established mode of operation

35 вторичного преобразовател  будет достигатьс  равенство времен распространени  ультразвукового импульса на рассто нии 2L и периода импульсов на выходе делител  10.35 of the secondary transducer, the propagation times of the ultrasonic pulse at a distance of 2L and the period of pulses at the output of the divider 10 will be achieved.

4040

Магнитный компас с первичным преобразователем , имеюищм диск в В1аде профилированного кулачка, с ультразвуковым промежуточным преобразователем и частотным вторичным преоб45 разователем, имеюищм внутренний коэффициент умножени  с автоматической подстройкой частоты, обеспечиваетThe magnetic compass with the primary transducer, which has a disk in the Vada of the profiled cam, with the ultrasonic intermediate transducer and the frequency secondary transducer, has an internal multiplication factor with automatic frequency control, provides

..-ч более высокую точность (0,5°) и..- h higher accuracy (0.5 °) and

, чувствительность (более 10 Гц на 0,1), надежность конструкции, непрерывность выходного сигнала измерительной информации, а также удобство преобразовани  выходного частотно-импульсного сигнала в дру55, sensitivity (more than 10 Hz at 0.1), reliability of the design, continuity of the output signal of the measurement information, as well as the convenience of converting the output pulse frequency signal to another55

гие виды электрических сигналов.These types of electrical signals.

ВмлодIn the morning

66

0ve.20ve.2

Claims (3)

МАГНИТНЫЙ КОМПАС, содержащий магниточувствительный элемент, установленный в демпфирующей жидкости вместе с индикаторным диском с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и систему индикации углового положения диска, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при непрерывной регистрации углового положения, диск выполнен с боковой поверхностью, расстояние точек которой до оси вращения плавно изменяется, а система индикации углового.положения диска реализована как пьезоэлектрический диска.A MAGNETIC COMPASS containing a magnetically sensitive element mounted in a damping fluid together with an indicator disc rotatably around a vertical axis, and a system for indicating the angular position of the disc, characterized in that, in order to improve accuracy during continuous recording of the angular position, the disc is made with a side surface, the distance of the points of which to the axis of rotation changes smoothly, and the system for indicating the angular position of the disk is implemented as a piezoelectric disk. приемопередающий преобразователь для измерения расстояний до боковой поверхностиtransceiver for measuring distances to the side surface 2. Патент Великобритании № 1296703 кл. G 01 С 17/26, 1972.2. UK patent No. 1296703 class. G 01 C 17/26, 1972. 3. Патент Великобритании3. UK patent
SU833557929A 1983-02-01 1983-02-01 Magnetic compass SU1083073A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833557929A SU1083073A1 (en) 1983-02-01 1983-02-01 Magnetic compass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833557929A SU1083073A1 (en) 1983-02-01 1983-02-01 Magnetic compass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1083073A1 true SU1083073A1 (en) 1984-03-30

Family

ID=21051549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833557929A SU1083073A1 (en) 1983-02-01 1983-02-01 Magnetic compass

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1083073A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Парамонов А.Н. и др. Современные методы и средства измерени гидрологических параметров океана. К., Наукова думка, 1979, с. 149-152. 2.Патент GB № 12967 кл. G 01 С 17/26, 1972. 3.Патент GB № 1321212, кл. G 01 С 17/26, 1973, (прототип). 4.Выложенна за вка DE № 2833369, кл. G 01 Ъ 17/00, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR910008387A (en) Measuring system
US4466189A (en) Angle measuring device
US4704907A (en) Electromagnetic flowmeter with triangular flux drive
US3151487A (en) Accelerometer
SU1083073A1 (en) Magnetic compass
GB1590794A (en) Viscosimeter and/or densitometer
US4611496A (en) Ultrasonic flow meter
US4912962A (en) Method of detection of oscillation period for oscillatory densimeter
US4417479A (en) Electromagnetic flowmeter system having a feedback loop
US3838595A (en) Data acquisition circuit for a magnetostrictive digital thin film sensor
GB1281339A (en) Improvements in the measurements of twist in rotating shafts
Lawson et al. A three-axis acoustic current meter for small scale turbulence
SU1051374A2 (en) Wave recorder
US4516427A (en) Quartz rate sensor
US2891403A (en) Specific gravity meter
SU419736A1 (en) DEVICE TO REMOVE DYNAMIC CHARACTERISTICS OF ULTRASONIC FLOWMETERS
SU1145276A1 (en) Acoustic device for measuring angular displacements
SU605948A1 (en) Device for determining well spatial position
GB1419517A (en) Systems for measuring the resonant frequency of a body
SU1081546A1 (en) Number of revolution pickup
RU2121664C1 (en) Ultrasonic device for determination of boundary of two immiscible liquid media
JPS60262081A (en) Distance measuring apparatus by laser
SU1379609A1 (en) Device for measuring angle of rotation
SU1583875A1 (en) Apparatus for measuring natural frequency of resonance system
SU800652A1 (en) Ultrasonic flowmeter