Устройство для измерения горизонтально^й составляющей магнитного поля земли
ОПИСАН ИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Сациалистическив
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 1I6,Х11,1968 (№ 1289739/26- 25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 05,Vill.1970. Бюллетень № 25
Дата опубликования описания 16.Х1.1970.
Кл. 42с, 43.ЧПК 6 01ч 3/1 6
УДК 550,838(088.8) Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
А. Я. Ротштейн и И. Г. Журий
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ"
СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
Изобретение относится к устройствам для измерения магнитного поля Земли с корабля, самолета, буксируемой гондолы.
Известно устройство для измерения горизонтальной составляющей магнитного поля
Земли, содержащее гировертикаль и квантовый магнитометр, жестко закрепленный на движущемся объекте и установленный в центре системы из трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца, также закрепленных на объекте. Это устройство не обеспечивает высокую точность измерений, а процесс измерений довольно длительный.
Предложенное устройство отличается от известного тем, что в него введена система автокомпенсации, связанная с системой из трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца через синусно-косинусные преобразователи, используемые в качестве датчиков отклонения и установленные на гировертикали.
Это позволит упростить аппаратуру, ускорить процесс измерений и повысить его точность.
На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства, содержащего генератор 1 напряжения частотой 400 гтрк, регулятор напряжение 2, два синусно-косинусных вращающихся трансформатора 3 (СКВТ), установленных в качестве датчиков углов на гировертикали 4, выпрямители 5, б, 7, фильтры
8, 9, 10 первой гармоники, кольца 11, 12, 13
Гельмгольца, квантовый caмогенерирующий магнитометр 14, частотный детектор 15, фильтр 1б, усилитель мощности 17, следящий электродвигатель 18.
Схема измерения состоит из связанных между собой системы построения вертикального вспомогательного поля II системы автокомгенсации, регулирующей величину этого поля таким образом, что вертикальная составляющая магнитного поля Земли компенсируется. Оое системы запитываются от генератора напряжения 1. Далее напряжение Уо поступает через регулятор напряжения 2 на трансформаторы 3, являющиеся одновременно датчиками углов и вычислителями токов колец Гельмгольца по следующим формулам;
UI — — UIIcosgcos0sihQt;
U = Ц созтрsiIIOsinQt;
U3 = UQsiggsinQt, где т, 0 — углы тоннажа и крена соответственно, t u Q — время и угловая частота напряжения системы автокомпенсации; UI, Uz, Уз — переменные напряжения, поступающие
25. на выпрямители 5, б, 7 каждой пары колец
Гельмгольца.
Данные углов поступают на трансформаторы от гировертикали 4. Для компенсации вертикальной составляющей магнитного поля
Земли кольца Гельмгольца требуется запить 3 вать постоянным напряжением, поэтому сигналы с трансформаторов 8 выпрямляются выпрямителями 5, б, 7. Суммарное (вспомогательное) поле кол «ц Гельмгольца устанавливается вертикально, независимо от ориентации платформы.
Основное назначение системы автокомпенсации — регулировка напряжения U> таким образом, чтобы суммарное вспомогательное поле в системе колец Гельмгольца было равно и противополо>кно направлено вертикальной составляющей магнитного поля Земли. Для работы системы автокомпенсации необходимо создание модулирующего вспомогательного поля малой амплитуды, направленного вдоль вспомогательного постоянного поля. Это достигается выделением фильтрами 8, 9, 10 частоты первой гармоники после однополупериодного выпрямления выпрямителями 5, б, 7.
При этом соотношение амплитуд выделенных частот соответствует приведенным формулам, следовательно, вектор переменного поля (во времени) будет колинеарен вектору вспомогательного постоянного поля.
При воздействии на квантовый магнитометр суммарного поля (земного, вспомогательного постоянного поля и модулирующего) его сигнал будет промодулирован по частоте.
При достижении угла между постоянным и переменным полями 90 амплитуды нечетных гармоник сигнала магнитометра после частотного детектирования будут равны нулю, причем при переходе от угла, меньшего 90, к уг278140
4 лу, большему 90, фазы этих гармоник изменятся на 180 . Очевидно, что равенство нулю амплитуд этих гармоник соответствует полной
5 компенсации вертикальной составляющей. Таким образом, выделенная после детектора 15 с помощью фильтра 1б первая гармоника подается на усилитель мощности 17 и далее— на следящий двигатель 18, который регулиру10 ет ток питания СКВТ.
При полной компенсации вертикальной составляющей, обеспечиваемой следящей системой, несущая частота квантового магнитометра соответствует напряженности горизонталь15 ной составляющей, прямой отсчет которой»ожет быть получен с помощью электронно-счегного ч а с то том ер а.
Предмет изобретения
20 Устройство для измерения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли, содер>кащее гировертикаль и квантовый магнитометр, жестко закрепленный на движущемся объекте и установленный в центре системы из жестко закрепленных íа объекте трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца, отлича ощееся тем, что, с целью повышения точности, упрощения и ускорения процесса измерения, в него введена система автокомпенсации, связанная с системой из трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца через синусно-косинусные преобразователи, используемые в качестве датчиков отклонения и установленные на гировертикали.
Составитель Л. Байдакова
Редактор Т. Орловская Техред Л. Я. Левина
Корректор В. И. )Колудева
Заказ 3251!19 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, >К-35, Раушская наб., д. 415
Типография, пр. Сапунова, 2
