SU687424A1 - Устройство дл измерени вектора магнитной индукции - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

I

Изобретение относитс  к устройстваN дл  магнитных измерений и может быть использовано в навигации, дл  контрол  положени  транспортных средств в магнитном поле, а также при поисках и разведке полезных ископаемых.

Известны магнитометры дл  определени  интенсивности и направлени  магнитного пол , содержащие ортогонально ориентированные магнитные зонды, усилительно-преобразовательные схемы и регистрирующий прибор

Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность измерений модул  вектора магнитной индукции, основанных на сдвиге фазы возбуждающих магнитные зонды токов на угол 45 и последовательном включении измерительных обмоток зондов.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  устройство , содержащее компонентные магнитометры с ортогонально ориентированными магнитными зондами, катушками

обратной св зи, усилительно-преобразовательными блоками и регистрирующий прибор 2. Дл  вычислени  модул  вектора в этом устройстве используютс  термопреобразователь и коммутатор .

Однако в этом устройстве выходными лараметрами служит напр жение (или токи), в св зи с чем дл  обработки результатов измерений с использованием ЦВМ или дл  ввода в современные навигационные системы требуетс  дополнительно преобразовать эти параметры в цифровой код модул  вектора и его направл ющих косинусов.

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Claims (2)

1. Дл  этого в предлагаемое устройство дл  измерени  вектора магнитной индукции , содержащее компонентные магнитометры с ортогонально ориентированными магнитными зондами, катушками обратной св зи, усилительно-преобразовательные блоки и регистрирующий прибор, введены цифровые интеграторы с линей3 ( ным и квадратичным выходами и преобразователи кода в пpoвoдимocfь по числу компонентных магнитометров, а также последовательно соединенные сумматор , разностный преобразователь, дополнительный цифровой интегратор и преобразователь кода в напр жение, причем входы цифровых интеграторов соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, линейные выходы цифровых интеграторов соединены с цифровыми вхо . дами преобразователей кода в проводимость и с регистрирующим прибором, а квадратичные выходы соединены с входами сумматора, вход преобразовател  ко- да в напр жение св зан с регистрирующим прибором, аналоговые входы преобразователей кода в проводимость соединены с выходом преобразовател  кода в напр жение , а выходы преобразователей кода в проводимость соединены с катушками обратной св зи магнитометров. На чертеже приведена функциональна  схема устройства дл  измерени  вектора магнитной индукции, содержаща  два компонентных магнитометра (случай измерени  в плоскости). Магнитные зонды с катушками обратной св зи ориентированы ортогонально (параллельно ос м ОХ и ОУ пр моугольной системы координат) и соединены с усилительно-преобразовательными блоками 2 и 3. К выходам .усилительно-преобразовательных блоков 2 и 3 подключены входы цифровых интеграторов 4, 5 с линейным и квадратичным выходами. Цифровые интеграторы включают преобразователи напр жени  в последователь ность импульсов и реверсивною схему интегрировани , построенные по известному принципу цифровой инкрементной обработк информации, содержащую два выхода, один из которых (линейный) содержит код сум мы числа импульсе , а другой (квадратич ный) - код квадрата той же суммы числа импульсов. Линейные выходы цифровых интеграторов 4 и 5 соединены с цифровыми входами преобразователей 6 и 7 кода в проводимость , управл ющими проводимостью цепей катушек обратной св зи феррозондов , и с регистрирующим прибором 8. Квадратичные выходы цифровых интеграторов 4 и 5 соединены с входами сумматора 9, а выход сумматора 9 - с разностным преобразователем 10. Последний служит дл  преобразовани  разности меж- 244 цу кодом, постуiiuBii.uiM с выхода сумматора ,   заранее отданным числом в последовательность ампульсбв. Выход разностного преобразовател  10 соединен с входом дополнительно цифрового интегратора 11, а выход последнего св зан с входом преобразовател  12 кода в напр жение и регистрирующим прибором 8. Выход преобра. зрвател  12 соединен с аналоговыми входами преобразователей 6 и 7 кода в проводимость. Устройство работает следующим образом . На магнитный зонд 1, ориентированный в направлении оси ОХ, действует составл юща  магнитной индукции у -bcosiS-, где fe - модуль вектора; с. - угол между вектором и осью Под действием этой составл ющей на выходе усилительно-преобразовательного блока 2 возбуждаетс  электоичес- кий сигнал соответствующей пол рности. В результате интегрировани  этого сигнала цифровыми интегратором 4 на одном его выходе накапливаетс  код суммы числа импульсов п , а на другом выходе - код квадрата того же числа импульсов Пу Преобразователь 6 преобразует код Пу в проводимость катушки обратной св зи. gx.x. Под действием напр жени  Пу поступающего на аналоговый вход того же преобразовател  с выхода преобразовател  12, в катушке обратной св зи течет ток D-Ug --Uk,n, и образуетс  компенсирующее магнитное поле По мере накоплени  числа П возрастает величина индукции компенсирующего пол . В тот момент, когда индукци  компенсирующего пол  Ь«. сравн етс  с составл ющей индукции измер емого пол  Ъ , сигнал на выходе усилительнопреобразовательного блока 2 станет равен нулю и дальнейшее накопление числа прекратитс . При этом, значение 5 n определ етс  равенством Ь или с учетом зависимости (3) V IJ-V В сумматоре 9 код с квадратичного выхода этого же цифрового интегратора суммируетс  с аналогичным сигналом с выхода второго цифрового интегратора и на выходе сумматора 9 образуетс  код числа п,) -(5) Этот код поступает на вход разност ного преобразовател  1О, где преобраз етс  в последовательность импульсов, число которых равно разности между числом (п + Пг; ), поступившим на ч ч, его вход и посто нным числом , Последовательность импульсов с выхода разностного преобразовател  10 интегрируетс  дополнительным цифровым интегратором 11, на выходе которого накапливаетс  код числа п , преобразуе мый далее преобразователем 12 XJ Кд. m(6) По мере накоплени  кода ( ) будет измен тьс  напр жение U , поступающее на аналоговые входы преобразо вателей 6 кода в проводимость. Одновр менно измен ютс  коды чисел Пу поскольку равновесие в цепи катушки о ратной св зи феррозонда определ етс  зависимостью (4). Накопление числа прекращаетс  в тот момент, когда код числа, поступившего на вход разностног преобразовател  10, сравн етс  с кодо посто нного числа kt; П + П - k у U 3 При последующем изменении вектора магнитной индукции или при повороте магнитных зондов значени  П, будут измен тьс , однако при всех эти изменени х после установлени  равнове си  измерительной схемы коды чисел устанавливаютс  в соответствии с зави симост ми (4), (5), (6) и (7). Использу  эти зависмости , нетруд но получить выражени  дл  чисел п П и Пи . . У k,kjk,k4 - k k kjk -cosc k kjkjL ; (9) ..k. . у(10) Таким образом, регистрируемый код п с точностью до посто нных множителей пропорционален модулю вектора магнитной индукции, а коды tijf и пропорциональны направл ющим косинусам вектора. Аналогичным образом строитс  схема устройства дл  измерений вектора магнитной индукции в пространстве с использованием трех компонентных магнитометров , ориентированных параллельно ос м ОХ, ОУ и О2 ортогональной системы координат. Непосредственна  регистраци  кодов модул  и направл ющих косинусов обеспечивает возможность пр мого подключени  устройства к бортовым ЦВМ, навигационным системам, телеметрическим каналам св зи и системам след щего приводы с цифровым управлением без применени  дополнительных аналого-цифровых преобразователей и выполнени  р да вычислений . Исключаютс  погрешности измерений, обусловленные наличием термопреобразователей и коммутатора. Возрастает точность измерений. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  вектора магнитной индукции, содержащее компонентные магнитометры с ортогонально ориентированными магнитными зондами, катушками обратной св зи,-усилительнопреобразовательные блоки и регистрирующий прибор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены цифровьге и 1тег аторы с линейным и квадратичным выходами и преобразователи кода в проводимость по числу компонентных магнитометров , а также последовательно соединенные сумматор, разностный преобразователь , дополнительный цифровой интегратор и преобразователь кода в напр жение , причем входы и1фровых интеграторов соединены с выходами усилительнопреобразовательных блоков, линейные выходы цифровых интеграторов соединены с цифровыми входами преобразователей кода в проводимость и с регистрирующим прибором, а квадратичные выходы соединены с входами сумматора, вход преобразовател  кода в напр жение св зан с регистрирующим прибором, аналоговые входы преобразователей кода в проводимость соединены с выходом преобразовател  кода в напр жение, а выходы пре образователей кода в проводимость соединены с катушками обратной св зи магнитометров . Источники информации, прин тые во внимаие при экспертизе 1.Патент США 2748506, 324-43, опублик. 195 о.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 122294, е 011 ЗЗ/ОО, 1959,