Устройство для измерения вектора магнитной индукции

 

Союз Соеетскнх

Социалистических

Ресиублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТРРСКОМУ СВ ЕТИЗЬСТВУ о>868655 (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 070180 (21) 2863580/18-21 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 300981. Бюллетень Н936

Дата опубликования описания 300981 (51)М. Кл.з

G 01 R 33/02

Государственный коиитет

СССР но аеяаи изобретений и открытий (з) ПЖ621. 317.44 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.A. Бебекин и О. П. Хвостов (71) Заявитель

Научно-производственное объединение Геофизика

Мингео СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ

ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и может быть использовано в навигационных целях для контроля положения транспортных средств в магнитном поле« а также

5 при приисках и разведке полеэных ископаемых.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее компонентные магнитометры с ортогонально ориентирован.ными магнитными зондами, усилительнопреобразовательные схемы, цифровые интеграторы с линейным и квадратичными выходами, преобразователи кода в тз проводимость (по числу компонентных магнитометров),сумматор, раэностный преобразователь, дополнительный цифposoA интегратор, преобразователь кода в напряжение и регистрирующий 20 прибор (1).

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 преобразователя множительного типа. Следствием такой сложности является низкая надеж- 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 соединеи 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 до868655 полнительного цифро-аналогового преобразователя, сумма" îð,,входы которого соединены с выходами элементов памяти, дополнительный компаратор, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй вход соединен со входами элементов памяти, дополнительный элемент памяти, управляющий вход которого соединен с выхоцом дополнительного комларатора, информационный вход соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, а выход — co вторым входом коммутатора, выходные регистры памяти,, управляющие входы которых соединены с выходами компараторов, информационные входы соединены с выходом 15 счетчика, а вы,ходы соединены с регистрирующим приборо;,„ а также дополнительный 12ыходной регистр памяти, управляюк.,ий вход которого соединен с выходом дополнительчого компаратора, Щ информационный вход соединен с вы--...oil счетчика, а выход соединен с

12егистрирук2щим прибором»

На чертеже приведена структурная схема устройств а,цля измерения вектора магнитной индукции.

Устройство содержит компонентные магнитометры 1. — 1, 1 — 2, 1-3, цифроаналоговый -1реобразователь (ЦАП) 2 множительного типа, регистрирующий прибор 3,. -.åíåðàòîð 4 тактовых импульсов счетчик 5„ . 2о::1. ..2пительный цифро-.аналоговый «12 о= 2:::12затель б множительного т11па,. :ом:.-ра оры 7- 1„

7-2,- 7 — 3, оле,:IBH lli Ы . - 2 „. 8 - 3 паxIIT":, с,тм21аTop 9. дополн. ельный комll;lpaTop 10 дополнительный =,ëeìåíò 11 памяти„. коммутатор 12, выходные ре-. гистры 13""1< I.3 2< 13" 3 памяти и ц 1 2ол11ительный выходи»ой::;егIIil Гр 1 4

IIQI III Г И . 4О

При этом компонен- í.ûå магнитометры 1-1 1-2, 1-3 соединены с первыми входами компаратсзров 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 входом дополнительного ЦАП 6 и с информационными входами выходных регистров

13-1„. 13-2, 13-3 памяти и дополнительного выходного регистра 14 памяти.

Выход ЦАП 2 соединен с аналогов1.2м входом дополнительного ЦАП 6 с информа .11онннм входом дополнительного э2:,:.- -.-: 1I памяти и со вторыми входами компараторов 7-1, 7-2, 7-3.

Выход доголнительного ЦАП б подклюл2:;::. 1:НФ1212Ма1СИО.:Н:,:::;: i-. -,.:,ÖÂM ЗЛЕМЕН8--2, 8 . ; .:..:.о второму

&ход2 дополнительно о 1 "-: 11дратора 10. ЕО

Вьжоды компараторов 7-1 - 7-2, 7-3 соединены с управляющими входами элементов 8--1, 8-2, 8-3 памяти и выходных регистров 13-1, 13-2, 13-3 памяти. Bxo1II сумматора 9 подключены к 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 UpII б образуется напряжение равное квадрату мгновенного значения входного сигнала. В моменты равенства напряжений, действующих на выходах компонентных магнитометров

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 дополнительный 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 дополнительный

868655 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 переполнения. По отрицательному перепаду напряжения на выходе старшего разряда счетчика 5 в момент его обнуления происходит переключение при помощи коммутатора 12 аналогово- Щ 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- 40 ре 14 памяти по управляющему сигналу с выхода дополнительного компаратора 10 зафиксируется единица, равная корню квадратному из суммы квадратов направляющих кисинусов. Регист- 4 рирующий прибор 3 в этом периоде осуществляет регистрацию направляющих косинусов вектора магнитной индукции, а единица, записанная в дополнительном выходном регистре 14 памяти, О служит для синхронизации работы регистрирующего прибора 3 и для ин" дикации правильной работы всего устройства. При повторном обнулении " счетчика 5 аналоговый вход II/II 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 новых элементов позволяет также снизить потребляемую мощность устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения вектора магнитной индукции, содержащее компонентные магнитометры с ортогонально ориентированными магнитными зондами, цифро-аналоговый преобразователь и регистрирующий прибор, о тл и ч а ю щ е е с ятем, 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 вход которого 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-аналогового преобразователя, элементы памяти, управляющие входы которых соединены с 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 со входами элементов памяти,дополнительный элемент памяти, управляющий вход которого 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 экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 687424, кл. G 01 R 33/02, 1979.

Составитель Е. Данилина

Техред И. Асталош Корректор С. Шекмар

Редактор С. Юско

Заказ 8319/66 Тираж 735 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4