Устройство для измерения вектора магнитной индукции

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТРРСКОМУ СВ ЕТВЛЬСТВУ о 11868655 Дополнительное к авт,сеид-ву.80 (21) 2863580/18-21заявки Нов 3/02 рисоедииение сударствениый коиите СССР о аеяаи изобретений и открытий(У 2) Авторы изобретеии Бебекин и О.П. Хвостов 71) Заявитель еофизика учно-производственное объМингео СССР и СТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМ ИНДУКЦИЯ ВЕКТОРА МАГНИТНО е- ст- маг 10 зователем тая надеж Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и может быть использовано в навигационных целях для контроля положения транспортных средств в магнитном поле, а также5 при приисках и разведке полезных ископаемых.Наиболее близким техническим р шением к предлагаемому является у ройство, содержащее компонентные нитометры с ортогонально ориентированными магнитными зондами, усилительно- преобразовательные схемы, цифровые интеграторы с линейным и квадратичными выходами, преобразователи кода в 15 проводимость (по числу компонентных магнитометров),сумматор, разностный преобразователь, дополнительный цифровой интегратор, преобразователь кода в напряжение и регистрирующий 20 прибор 11.Устройство обладает недостаточной точностью и сложностью построения. Так,например, для трехкомпонентных измерений требуется использование четырех цифровых интеграторов с линейным и квадратичным выходами и три цифро-аналоговых преобра я множительного типа. Следстви кой сложности является низка 30 ность устройства и большое потребление мощности.Цель изобретения - повышение быстродействия и снижение потребляемой мощности устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения вектора магнитной индукции, содержащее компонентные магнитометры с ортогонально ориентированными магнитными зондами, цифро-аналоговый преобразователь и регистрирующий пРибоР, введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик н коммутатор, выход которого и второй выход счетчика соединены со входами цифро-аналогового преобразователя, дополнительный цифро-аналоговый преобразователь, цифровой вход которого соединен с выходом счетчика, аналоговый вход соединФ с выходом цифро-аналогового преобразователя, компараторы, первые входы которых соединены с выходами компонентных магнитометров, вторые входы соединены с выходом цифро-аналогового преобразователя, элементы памяти, управлянкцие входы которых соединены с выходами компараторов, информационные входы соединены с выходом до полнительного циФро- аналогового преобразователя, сумматор, входы которого соединены с выходами элементов памяти, дополнительный компаратор, первый вход которого соединенс выходом сумматора, а второй входсоединен со входами элементов памяти,дополнительный элемент памяти, управляющий вход которого соединен свыхоцом дополнительного комларатора,кнФормационный вход соединен с выходом цкФро-аналогового преобразователя, а выход - со вторым входомкоммутатора, выходные регистры памяти управляющие входы которых соединены с выходами компараторов, инФормацконные входы соединены с выходом 35счетчика, а выходы соединены с регистрирующим прибором а также дополнительный выходной регистр намести, управляюл.;ий вход которого соединен свыходом дополнительчого компаратора, ЩинФормацконный вход соединен с выходом схетчкка, а выход соединен срегистрирующим прибором.На чертеже приведена структурнаясхема устройства,цля измерения вектора магнитной индукции.Устройство содержит компонентныемагнктометры 1.-1, 1-2, 1-3, циФроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2множительного типа, регистрирующийприбор 3,. генератор 4 тактовых импульсов. счет гик 5, :.:.:,к.:ельныйцифро-аналоговый н 1 зео.-:о.:;озатель 6множительно 1 о типа,. :ом .-р:-;оры 7-17 - 2,. 7 - 3, элементы О . -2. 8-3 па.мяти, с 7 мматор О, дополн:.тельный компаратор 10 дополнительный элемент 11памяти. коммутатор 12,. выходные реги тоы 13-"1 . 3-2 1 3" 3 памяти идополнительный выходной регистр 14памяти. 4 ОПри этом компонентные магнктометры 1-1, 1-2, 1-3 соединены с первымивходами компараторов 7-1,7-2,7-3 напряжения, генератор 4 тактовых импульсов соединен со входом счетчика 5, выход которого соединен с цифровым входом ЦАП 2, циФровым входомдополнительного ЦАП 6 и с информационными входами выходных регистров13-1. 13-2, 13-3 памяти и дополнительного выходного регистра 14 памяти.Выход ЦАП 2 соединен с аналогововходом дополнительного ЦАП 6 с инФорманонннм входом дополнительногоэле -,-:. 1. памяти и со вторыми входами компараторов 7-., 7-2, 7-3,Выход дополнительно.-,о ЦАП б подклю,л.л ;.:нФормацио:н.;: з,дам злемен. о,.-, .;: ., 8 2, 8,: :. о в торомувходу дополнительно о 1 гц 4)1 д ратоРа 10 . 6Бьжоды компараторов 7- . 7-2, 7-3соединены с управляющими входамиэлементов 8-1, 8-2, 8-3 памяти и выходных регистров 13-1, 13-2, 13-3 памяти. Входы сумматора 9 подключены к д выходам элементов 8-1, 8-2, 8-3 памяти, а выход подключен к первому входу дополнительного компаратора 10, Выход дополнительного компаратора 10 соединен с управляющими входами дополнительного элемента 11 памяти и дополнительного выходного регистра 14 памяти, Первый вход коммутатора 12 подключен к выходу дополнительного элемента 11 памяти второй вход соединен со стабилизированным источником напряжения, управляющий вход соединен с выходом старшего разряда счетчика 5, а выход подключен к аналоговому входу ЦАП б. Выходы выходных регистров 13-1, 13-2 13-3 памяти и дополнительного выходного регистра 14 памяти соединены со входами регистрирующего прибора 3.Устройство работает следующим образом.Тактовые импульсы с генератора 4 поступают на вход счетчика 5 и на выходе образуется последовательно нарастающий двоичный код. Этот код поступает на циФровые входы ЦАП 2 и дополнительного ЦАП б, Аналоговый вход ЦАП 2 через коммутатор 12 подключен к стабилизированному источнику напряжения. На выходе ЦАП 2 Формируется ступенчатое линейно нарастающее напряжение, которое подается на вторые входы компараторов 7-1, 7-2, 7-3 напряжения,на информационный вход дополнительного элемента 11 памяти и на аналоговый вход дополнительного ЦАП б. На выходе дополнительного ЦАП б образуется напряжение равное квадрату мгновенного значения входного сигнала. В моменты равенства напряжений, действующих на выходах компонентныхмагнитометров 1 со ступенчатым линейно-нарастающим напряжением, компараторы 7-1, 7-2,7-3 вырабатывают управляющие сигналы, по которым производится запоминание мгновенных значений составляющих вектора в соответствующем выходном регистре 13 памяти и запоминание квадрата мгновенного значения напряжения в соответствующем элементе 8-1, 8-2, 8-3 памяти.В сумматоре 9 происходит сложение, действующих на его входах с выходов элементов памяти 8-1, 8-2, 8-3 квадратов трех составляющих вектора магнитной индукции, а на входах дополнительного компаратора 10 производится сравнение этой суммы с квадратичнонарастающим напряжением, снимаемым с выхода дополнительного ЦАП б. В момент равенства этих напряжений до" полнительный компаратор 10 вырабатывает управляющий сигнал, по которому производится запись в дополнительный выходной регистр 14 памяти значения кода, действующего на выходе счетчика 5. По этому же сигналу производится запись в дополнительныйФормула изобретения элемент 11 памяти соответствующего ему мгновенного значения напряжения. Эти значения в аналоговой и цифровой формах будут равны квадратному корню из суммы квадратов трех ортогональных составляющих вектора, т.е. модулю вектора магнитной индукции.Регистрирующий прибор 3, подключенный к выходам выходных регистров 13-1, 13-2, 13-3, 14 памяти осуществляет регистрацию модуля вектора магнитной индукции и его составляющих.При достижении на выходе счетчика максимального значения кода в момент прихода следующего тактового импульса происходит его обнуление из-.за 15 переполнения. По отрицательному перепаду напряжения на выходе старшего разряда счетчика 5 в момент его обнуления происходит переключение при помощи коммутатора 12 аналогово го входа ЦАП 2 от стабилизированного источника напряжения к выходу дополнительного элемента 11 памяти. Таким образом, во втором периоде работы счетчика 5 на аналоговом входе ЦАП 2 действует значение напряжения, равное модулю вектора магнитной индукции,вычисленное в предыдущем периоде.В этом случае в моменты равенства напряжений, действующих на выходах компонентных магнитометров 1-1, 1-2, 1-3, со ступенчатым линейно-нарастающим напряжением, по управляющим сигналам с компараторов 7-1, 7-2, 7-3 в выходных регистрах 13-1, 13-2 13-3 памяти запоминаются коды, действующие на выходе счетчика 5, равные направляющим косинусам вектора магнитной индукции.В дополнительном выходном регист ре 14 памяти по управляющему сигналу с выхода дополнительного компаратора 10 зафиксируется единица, равная корню квадратному из суммы квадратов направляющих кисинусов. Регист рирующий прибор 3 в этом периоде осуществляет регистрацию направляющих косинусов вектора магнитной индукции, а единица, записанная в дополнительном выходном регистре 14 памяти,служит для синхронизации работы ре" гистрирующего прибора 3 и для ин" дикации правильной работы всего устройства. При повторном обнулении " счетчика 5 аналоговый вход ЦАП 2 подключается к стабилизированному источнику напряжения и весь цикл работы устройства повторяется снова.Использование новых элементов компараторов, дополнительного ЦАП, счетчика, элементов памяти и сумматора позволяет повысить быстродействие. Простота новых. элементов вместо трех таких сложных по построению схем как цифровой интегратор с линейным и квадратичным выходом, требующих специальных схем управления их работой, .и четырех цифро-аналоговых преобразователей множительного типа позволяет значительно повысить надежность работы, а экономичность новыхэлементов позволяет также снизитьпотребляемую мощность устройства. Устройство для измерения вектора магнитной индукции, содержащее компонентные магнитометры с ортогональ" но ориентированными магнитными зондами, цифро-аналоговый преобразователь и регистрирующий прибор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения потребляемой мощности, в него введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик и коммутатор, выход которого и второй выход счетчика соединены со входами цифро-аналогового преобразователя, дополнительный цифро-аналоговый преобразователь, цифровой входкоторого соединен с выходом счетчика, аналоговый вход соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, компараторы, первые входы которых соединены с выходами компонентных магнитометров, вторые входы соединены с выходом цифро-аналоговогопреобразователя, элементы памяти,управляющие входы которых соединеныс выходами компараторов, информационные входы соединены с выходом дополнительного цифро-аналогового пре- .образователя, сумматор, входы которого соединены с выходами элементов памяти, дополнительный номпаратор,первый вход которого соединен с выходом сумматора,а второй вход соединен совходами элементов памяти,дополнительный элемент памяти, управляющий входкоторого соединен с выходом дополнительного компаратора, информационный вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходсо вторым. входом коммутатора, выходные регистры памяти, управляющие входы которых соединены с выходами компараторов., информационные входы соединены с выходом счетчика, а выходы соединены с регистрирующим прибором, а также дополнительный выходной регистр памяти, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного компаратора, информационный вход соединен с выходом счетчика, а выход соединен с регистрирующим прибором.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 687424, кл. 6 01 К 33/02, 1979.д868655 Составитель Е. ДанилинаТехред И. Асталош Корректор С. Шекмар Редактор С. Юско Заказ 8319/66 Тираж 735 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, РаУшскаЯ наб д.4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4