Магнитный компас

(191 (11) вС 01 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ К АТОРКОМ тельств сследоучноия косН АЗССР ар ац я заявкС 01 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(21) 3557929/18-10 (22) 01,02.83 (46) 30.03.84, Бюл. У 12 (72) Т.К; Исмаилов, А.М. Измайлов, Ф.М. Аллахвердов, Л.М. Миргородская и К.Г. Сергеев (71) Институт космических и ваний природных ресурсов На производственного объединен мических исследований при А (53) 528.526.1 (088,8) (56) 1. Парамонов А.Н. и др. Современные методы и средства измерения гидрологических п аметров океана. К., "Наукова думк , 1979, с. 149-152.2. Патент Великобритании У 1296703 кл. С 01 С 17/26, 1972.3. Патент ВеликобританииУ 1321212, кл. С 01 С 17/26, 1973, (прототип),4. Выпоженна а ФРГР 2833369, кл. 17/00, 1(54)(57) МАГНИТНЫЙ КОМПАС, содержащий магниточувствительный элемент,установленный в демпфирующей жидкости вместе с индикаторнымдиском с возможностью вращениявокруг вертикальной оси, и систему индикации углового положениядиска, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности при непрерывной регистрацииуглового положения, диск выполненс боковой поверхностью, расстояние точек которой до оси вращенияплавно изменяется, а система индикации углового положения дискареализована как пьезоэлектрическийприемопередающий преобразовательдля измерения расстояний до боковой поверхности диска.1083073 1Изобретение относится к навигационным измерениям, а также к магнитным компасам с дистанционнойрегистрацией положения, применяемым, в частности, при метеорологических и гидрологических исследованиях.Известны магнитные компасы сразнообразными системами дистанционной регистрации магнитного кур Оса путем формирования электрического сигнала, пропорционального углуразворота относительно магнитногомеридиана Земли 13.Наряду с контактными устройствами для съема информации, обладающими невысокой точностью и низкойнадежностью, в таких компасах получили применение и бесконтактные.системы, в которых на диске, вращающемся вместе со стрелкой компасав демпфивующей жидкости вокруг вертикальной оси, нанесена печатнаясхема для индукционной регистрацииположения стрелки 21,25Компасы с подобной системойдистанционной регистрации обладают,однако, повышенной чувствительностьюк воздействию магнитных помех итребуют достаточно сложной схемы для30обеспечения непрерывной индикацииположения диска,Наиболее близким к предлагаемомуявляются магнитные компасы с фотоэлектрической системой индикации,в которых на диске, вращающемсявместе с магнитной стрелкой илидругим магниточувствительным элементом вокруг вертикальной оси, сформированы кодовые дорожки, считываемые с помощью линейки фотоприемников. Компасы обладают точностью порядка 1-1,50 3 1,Дальнейшее повышение точностив таких компасах чрезвычайно затруднительно, поскольку связано с увели 45чением размеров диска или числомдорожек, а также фотоэлектрическихпреобразователей.Используют другой принцип определения углового положения двух,вращающихся один относительно другогообъектов, путем измерения временираспространения ультразвуковых колебаний в среде между объектами 1.4;1.Цель изобретения - повышение 55точности регистрации при непрерывной регистрации углового положениядиска. Для достижения поставленной цели в магнитном компасе, содержащем магниточувствительный элемент, установленный в демпфирующей жидкости вместе с индикаторным диском с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и систему индикации уг. лового положения диска, последний выполнен с боковой поверхностью, расстояние точек которой до оси вращения плавно изменяется, а система индикации углового положения диска реализована как пьезоэлектрический приемопередающий преобразователь для измерения расстояний до боковой поверхности диска.На фиг.1 изображена конструктивная схема магнитного компаса, на фиг.2 - блок-схема системы регистрации магнитного компаса, на фиг.3 - диаграммы напряжений на входах выходах) отдельных функциональных блоков-преобразователей магнитного компаса.Магнитный компас содержит корпус 1, заполненный демпфирующей жид. костьо, магнитно-чувствительный эле. мент (МЧЭ) в виде, например, двух постоянных магнитов 2, установленных на диске 3, последний выполнен в виде профилированного кулачка, расстояние точек боковой поверхности которого до оси 4 плавно изменяется. В плоскости диска 3 неподвижно установлен пьезоэлектрический преобразователь 5 ультразвуковых колебаний. При этом боковая поверхность диска 3 служит отражателем ультразвуковых колебаний, излучаемых пьезоэлектрическим преобразователем 5. Пьезоэлектрический преобразователь 5 соединен с выходом (входом) вторичного преобразователя 6, обеспечивающего измерение расстояния до диска.Диск 3 ориентируется по магнитному меридиану Земли, при этом в зависимости от угла разворота диска 3 относительно пьезоэлектрического преобразователя 5 изменяется расстояние Ь от торца до боковой поверхности диска 3. При подаче импульса ударного возбуждения от генератора 7 на пьезоэлектрический преобразователь последний формирует ультразвуковой импульс, который после прохождения удвоенного расстояния 2 Ь в демпфирующей жидкости преобразуется в электри3 1 ческий сигнал. Длительность временного интервала, отсчитываемого от момента подачи импульса ударного возбуждения до момента формирования приемного электрического сигнала, оказывается пропорциональной углу разворота диска 3. При выборе в качестве демпфирующей жидкости среды, имеющей температурный коэффициент скорости распространения ультразвуковых колебаний, близкий к нулю (например, 6 Е-й раствор этилового спирта в дистиллированной воде), длительность указанного временного интервала определяется практически тблько углом разворота диска 3. Для измерения этого угла синусоидальные сигналы управляемого генератора 8, содержащего в качестве частотно-зависимого элемента встречно включенные варикапы, емкость которых изменяется под действием управляющего напряжения, нормализуется фор мирователем 9 импульсов и в виде прямоугольных импульсов (фиг,Зо) поступают на вход делителя 10 с постоянным коэффициентом деления. С выхода делителя 10 импульсы (фиг.Зо) поступают на вход распределителя 11 импульсов, задающего последовательность работы функциональных блоков вторичного преобразователя 6. Временное расположение импульсов на выходах с, о и в распределителя 11 приведены соответственно на фиг.З Б, ъ, д По,переднему фронту импульса с выхода с распределителя 11 производится запуск генератора 7 возбуждающих импульсов (фиг.Зе). Электрический сигнал с выхода преобразователя 5 (фиг.ЗЖ) поступает через амплитудный ограничитель 12 на вход компаратора 13, стробируемый сигналом с выхода делителя 10. С выхода компаратора 13 нормализованный приемный сигнал (фиг,Зи) поступает, например, на Б-вход КБ-триггера 14, который формирует импульс, временное расположение переднего фронта которого будет практически соответствовать моменту регистрации компаратором 13 приемного сигнала, Установка триггера 14 в исходное состояние осуществляется импульсом с выхода 6083073 4 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 с 50 55 распределителя 11. Выходные импульсы триггера 14 (фиг,З к) поступают на управляющий вход ключевого элемента 15 и информационный вход дискриминатора 16 длительности, например на Р-вход Р-триггера, тактируемого по С-входу передним фронтом импульса с выхода о распределителя 11 (фиг,З г). Если период следования импульсов с выхода делителя 10 больше временираспространения ультразвукового импульса на расстоянии 2., то на выходе дискриминатора 16 будет действовать сигнал логической единицы (фиг,Зл), вызывающий через ключевой элемент 15 на интеграторе 17 положительное приращение напряжения (фиг,З ), приводящее к увеличению частоты управляемого генератора 8 и, следовательно, к уменьшению периода следования импульсов с выхода делителя 10, Если период следования импульсов с выхода делите. ля 10 меньше временираспространения ультразвукового импульса па удвоенном расстоянии (2.), то иа выходе дискриминатора 16 будет действовать сигнал логического нуля, вызывающий через ключевой элемент 15 на интеграторе 17 отрицательное приращение напряжения, приводящее к уменьшению частоты генератора 8 и увеличению периода следования импульсов с выхода делителя 10. Таким образом в установившемся режиме работы вторичного преобразователя будет достигаться равенство времен распространения ультразвукового импульса на расстоянии 2 и периода импульсов на выходе делителя 10.Магнитный компас с первичным преобразователем, имеющим диск в виде профилированного кулачка, с ультразвуковым промежуточным преобразователем и частотным вторичным преобразователем, имеющим внутренний коэффициент умножения с автоматической подстройкой частоты, обеспечивает более высокую точность (0,5 ") и чувствительность (более 10 Гц на О, 1 ), надежность конструкции, непрерывность выходного сигнала измерительной информации, а также удобство преобразования выходного частотно-импульсного сигнала в другие виды электрических сигналов.3083073 оставитель Ю. Фехред Т,Фанта штман Корректор С. Шекмар Редактор С. Юс Заказ 1729/37 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектн Тираж 587 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 035, Москва, Ж, Раушская