Устройство для измерения магнитного курса

Союз Советскии Социалистическм Республик(22) Заявлено 131078 (2) 2685901/18-10с присоединением заявки Ио -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А. А. Одинцов и В. Н. Пимпов Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летияВеликой Октябрьской социалистической революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО КУРСАИзобретение относится к навигационному приборостроению, в частности к курсовым системам, и может быть использовано на подвижных объектах для определения их местоположения относительно магнитного поля Земли.Известно устройство для измерения направления магнитного поля, в котором носителем информации о направлении магнитного поля является Фаза электрического сигнала, при этом сигнальные обмотки магниточувствительных элементов (МЧЭ) датчика направления магнитного поля подключены к входу Фазосдвигающего блока (ФСВ), а обмотки возбуждения МЧЭ соединены с источником возбуждения (1.Такие устройства имеют недостаточную точность, обусловленную частотной 2 О погрешностью из-за нестабильности и разностабильности частот источника возббкдения МЧЭ датчика н генератора счетных импульсов.Наиболее близким по технической зс сущности к предлагаемому является устройство для измерения магнитного курса, в котором инФормация о магнитном курсе преобразуется в Фазу электрического сигнала путем использования ФСБ, включенного между сигнальными обмотками МЧЭ датчика и суммирующим элементом, а уменьшение частотной погрешности происходит синхронизацией частот путем использования единственного генератора и преобразователя частоты в виде делителей частоты (2(.Недостатком устройства является неудовлетворительная точность из-за ограничения возможностей уменьшения частотной погрешности.Цель изобретения - уменьшение частотной погрешности.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитного курса, содержащем датчик проекций горизонтальной составляющей вектора напряженности геомагнитного поля, генератор, Фазосдвигающий блок, суммирующий элемент, Фильтр, Формирующий блок, блок интервала времени, ключ, счетчик, два преобраеователя частоты и два формирующих блока, выход датчика проекций горизонтальной составляющей вектора напряженности геомагнитного поля последовательно через Фазосдвигающий блок, суммирующий элемент, Фильтр, формирующий блок, блок интервала времени, ключ) где Ч) - магнитный курс объекта;К)1.- коэфФициенты передачи ФерроЗОНДОВри =, 2, 4, б - номера четныхгармоник. 604)азосдвигающий блок 2 осуществляет сдвиг по фазе одного иэ напряжений (1) относительно другого на угол 1(/2, Выходные напряжения фазосдвигающего блока 2 суммируются или вычитаются 65 связан с входом счетчика, а вход связан с выходом генератора и одновременно через первый преобразователь частоты и первый Формирующий блок связан со вторым входом блока интервала времени, а через второй преобразователь частоты и второй формирующий 5 блок связан с вторым входом ключа,На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1 проекций гЬризонтальной составляющей 10 вектора напряженности геомагнитного поля, соединенный своими сигнальными обмотками с входом фазосдвигающего блока 2. Выход фазосдвигающего блока 2 через последовательно включенные суммирующий элемент 3, Фильтр 4, Формирующий блок 5 соединен с одним из входов блока б интервала времени. Выход блока б интервала времени подключен к одному из входов ключа 7, 20 выход которого соединен с входом счетчика 8, Выход генератора 9 соединен с обмоткой возбуждения датчика 1 и входами умножителей 10 и 11 частоты. Выход умножителя 10 частоты через Формирующий блок 12 подключен к другому входу блока б интервала времени. . Выход умножителя 11 частоты через формирующий блок 13 подключен к другому входу ключа 7.Датчик 1 состоит из двух МЧЭ в виде взаимно перпендикулярных Феррозондов, помещенных на стабилизированной в горизонте при помощи гироскопа или двухосного маятникового подвеса площадке. При этом магнитная ось одного из феррозондов направлена вдоль горизонтальной составляющей продольной оси объекта.Устройство работает следующим образом. 40Синусоидальное напряжение генератора 9 вида О = 0- вп 2 Ч т, где ГГ - частота, поступает на обмотки возбуждения МЧЭ датчика 1 и входы умножителей 10 и 11 частоты. Горизон тальная составляющая Н (см. чертеж) вектора напряженности магнитного поля Земли наводит в сигнальных обмотках МЧЭ датчика 1 ЭДС, четные гармоники еп и еп которых могут быть представлены как50 в суммирующем элементе 3. Фильтр 4 из спектра выходного напряжения суммирующего элемента 3 выделяет одну четную гармонику, например вторую (п=2). Одновременно Фильтр 4 задерживает вредные нечетные гармоники, имеющиеся во входном сигнале из-за не- идентичности полуэлементов Феррозондов. Таким образом, вторая гармоника выходного напряжения фильтра 4 при отсутствии ошибок элементов 1, 2, 3 может быть записано в виде:О,р = Кь 1 п(4 к Ф й - Ч)(2)где К = К) Кь Кэ К 4 а КБ Кз К 4 коэффициенты передач соответственно фазосдвигающего блока 2, суммирующего элемента 3 и Фильтра 4.формирующий блок 5 формирует из выходного напряжения фильтра 4 короткие импульсы с крутым передним фронтом, привязанные во времени к.моментам перехода этого напряжения от отрицательных значений к положительным. В этом случае моменты времени Формирования выходных импульсов формирователем 5 могут быть охарактеризованы формулой(3)где е = О, 2, 4, бУмножители 10 и 11 частоты преобразуют сигналы генератора 9 в переменные .сигналы с частотами 1 О и 1 соответственно, формирователями 12 и 13 осуществляется Формирование из выходных сигналов умножителей 10 и 12 частоты коротких импульсов, соответствующих одному периоду этих сигналов. В этом случае моменты времениформирования выходных импульсов соответственно Формирователей 12 и 13 равныг г)1110 (4)Ъ 2,Выходные импульсы формирователей 5 и 12 управляют блоком б интервала времени, имекщего следующую логику работы. Если на входах блока б нет выходных импульсов Формирователей 5 и 12, то выходного сигнала блока б тоже нет. При поступлении на входы блока б выходного импульса Формирователя 5 или 12, на выходе блока б появляется сигнал. Выходной сигнал блока б появляется и.в случае одновременного поступления на входы блока б выходных импульсов Формирователей 5 и 12. При этом моменты начала или конца выходного сигнала блока б определяются моментами поступления одноименных (передних или задних) Фронтов выходных импульсов формирователей 5 и 12. Такимобразом, блок б интервала времени вырабатывает близкий к прямоугольной форме импульс с длительностью, равной промежутку времени д с между моментами формирования с выходных импульсов Формирователя 5 и моментами формирования с выходных импульсов формирователя 12, т. е.(6)Ключ 7, открываясь передним фронтом выходного импульса блока б интервала времени, пропускает на счетчик8 выходные импульсы формирователя 13,имеющих период следования Т = в ,Задним фронтом выходного импульса блокаб интервала времени ключ 7 закрывается, запрещая тем самым проход выходных импульсов Формирователя 13,насчетчик 8. В открытом состоянии ключа7 через него на счетчик 8 с формирователя 13 поступит число импульсов,равное(7)Подставляя (4) и (6) в (5), из (7)получим41 (а)дю (8)Из выражения (8) видно, что количество импульсов й, зарегистрированное счетчиком 8, соответствует измеряемому магнитному курсу и является одновременно функцией частот 1 о, Г,иПоследнее обуславливает неоднозйачность выходной характеристики устройства. Если частоты выходных сигналов умножителей 10 и 11 частоты связаны с частотой генератора 9 зависимостями10 Кмогформула изобретения 25 .Устройство для измерения магнит ного курса, содержащее датчик проекций горизонтальной составляющей вектора напряженности геомагнитного поля, генератор, Фазосдвигающий блок, ЗО суммирующий элемент, фильтр, Формирующий блок, блок интервала времени,ключ, счетчик, два преобразователячастоты и два Формирующих блока,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,. сцелью уменьшения частотной погрешности, выход датчика проекций горизонтальной составляющей вектора напря 3 10 5 20(111где 6 = 10 - цена выходного импульса Формирователя 11.Таким образом, обеспечение условий (9), (10) позволяет простым образом устранить неоднозначность характеристики "магнитный курс - число импульсов" и осуществить съем показанийсо счетчика 8 в единицах измерениямагнитного курса, т. е. в градусноймере. Отсутствие в устройстве специального Формирующего блока для выработки сигналов возбуждения датчикапутем преобразования выходных сигна-лов генератора в необходимую форму иусиления их по мощности до требуемогоуровня, расширяет возможности уменьшения частотной погрешности, что является основным преимуществом предлагаемого устройства,женности геомагнитного поля последовательно через фазосдвигающий блок,суммирующий элемент, фильтр, Формирующий блок, блок интервала времени,ключ связан с входом счетчика, а входсвязан с выходом генератора и одновремвнно через первый преобразовательчастоты и первый Формирующий блоксвязан со вторым входом блока интервала времени, а через второй преобразователь частоты и второй формирующий блок связан со вторым входом ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 220530, кл, С 01 В 3/00, 08.10.66.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2474164/18-10,кл. С 01 С 17/30, 31.10.77 (прототип)787896 Корректор аказ 8335/4 ПFП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель В. Лыкотор М. КелемещТвхред И. Асталощ Тираж 801 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Иосква, 3-35, Раушска