Телеметрический компас Советский патент 1980 года по МПК G01C17/00 

Изобретение относится к приборостроению, конкретно к магнитным навигационным устройствам.

Известны геомагнитные устройства -5 угловой ориентации без механических подвижных частей, использунлцие магниточувствитёльные индукционные преобразователи (феррозонды) в качестве источников инфо|)мации об угловом поло- Ц жении объекта в магнитном поле.

Одно из этих устройств содержит два взаимно перпендикулярных стержневых феррозонда 1 . В этом устройстве обработка информации, получаемой с 5 сигнальных обмоток, осуществляется по двум независимым каналам, и для того чтобы свести к нулю прямую инструментальную погрешность из-за возможной нестабильности амплитудно-фазовых ха-20 рактеристик, должны быть наложены жесткие условия на идентичность обоих каналов.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является уст-25 ройство, в основу которого положен принцип сканирования, т.е. получения информации о магнитном поле в окружающем пространстве непрерывно на всех азимутах от О до 360 2. Из йсей ин-зо

формации выбирают только такие две точки, из которых одна связана с репбрным направлением объекта, а другая является точкой перехода через нулевое положение от положительной полуволны к отрицательной внешнего магнитнйго поля. Угловое расстояние между этими двумя точками и является определяющим угловое положение в пространстве ориентируемого объекта.

Недостатком устройства сканирующего типа является сравнительно узкий диапазон напряженностей внешнего магнитного поля, в котором могут устойчиво работать эти устройства.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений при больших изменениях напряженности магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что в телеметрический компас, содержащий передающую часть, состоящую из магниточувствительного индукционного преобразователя, генератора возбуждения, удвоителя частоты, ключей, тактового генератора, синхронного детектора и избирательного усилителя, приемную часть, состоящую из избирательного усилителя, фильтров нижних частот и индикаторного устройства с двумя взаимно перпендикулярными отклоняющими системами, передающая его часть снабжена амплитудным компрессорюм, вход которого соединен с избирательным усилителем, а выход - с синхронным детектором, а приемная часть снабжена синхронизируемым автономным тактовым генератором, управляемлм четырьмя ключами, двумя линейными сумматорами, подключаемыми каждый своими входами к выходам только четных и только нечетных ключей, а также линией задержки длительностью в один такт, включаемой между входом одной из отклоняющих систем индикаторного устройства и выходом линейно го сумматора этой цепи. На фиг. 1 показана передающая часть компаса; на фиг. 2 - его приемная часть на фиг. 3 - диаграмма сигналов в цепях передающей части; на фиг. 4 - временная диаграмма в приемной части. Элементом передающей части, воспринимающим информацию о внешнем маг нитном поле и преобразующим ее в соо ветствукадую совокупность электрических сигналов, является магниточувствительный индукционный датчик (ферро зонд) , имеющий в своем составе кольцевой магнитопровод из магнитного ма териала 1, поверх которого равномерно в один слой по всей длине окружности намотана обмотка возбуждения .2, поверх которой, в свою очередь, намотаны ортогонально друг к другу д пары сигнальных обмоток 3. Концы обмотки возбуждения феррозо да подключены к одному из выходов ге нератора возбуждения 4, к другому вы ходу которого подключен удвоитель ча тоты возбуждения 5. Одни из концов диаметрально проти воположных сигнальных катушек соединены между собой так, чтобы они оказ лись включенньми встречно, другие - соответствующим входам электронных ключей 6. Вторые входы этих ключей подключены к выходам командного устройства 7. Все выходы ключей подсоединены к входу избирательного усилителя 8. Его выход связан с входом ам плитудного компрессора 9, на выходе которого включен один из входов СИНХРОННОГО детектора 10. На коммутационный вход синхронного детектора с выхода удвоителя подаетсзя коммутирую ющее напряжение. С выхода синхронног детектора информационный сигнал пере либо по кабельной линии связи 11, либо через модулятор 11 на несущей частоте/ генератора 12 по i радиосвязи на приемное устройство. Маркерный импульс с выхода командног устройства в случае радиосвязи через модулятор 13 передается на несущей частоте f, генератора на приемнде устройство.. На фиг. 2 показана структурная схема приемной части телеметрического компаса, на полосовые фильтры 15 и 16 которой поступают информационный- сигнал с несущей частотой f,, и маркерный импульс с несущей частотой f-, в случае радиосвязи, либо на полосовой фильтр 15 маркерный импульс с несущей частотой f, и информационный сигнал. На входы электронных ключей 17-20 поступают с одной стороны команды с командного устройства 21, а, с другой стороны, информационный сигнал. Выходы нечетных электронных ключей 17 и 19 присоединены к входам одного из двух линейных сумматоров, выход четных электронных ключей - к входам другого. Сборки сигналов с выходом линейных сумматоров одна через сглаживающий усилитель, другая через сглаживаквдий усилитель и линию задержки длительностью в один такт f поступают на отклоняквдие X и Y системы двухкоординатного регистратора. Работа передающей части иллюстрируется диаграммами сигналов в цепях передаквдей части на фиг. 3. Командное устройство 7 вырабатывает систему команд, состоящую из четырех серий им-. пульсов а, b, с, d и маркерного импульса е, совпадаклцего по времени с серией а. Каждая последующая серия импульсов сдвинута по времени относительно предьщущей на один такт t . Таким образом, полный цикл работы командного устройства составляет Т 4t (четыр е такта) . Маркерный импульс е с выхода командного устройства через модулятор 13, питаемый генератором 14 несущей частоты f, , посылается в линию радиосвязи и в виде импульсно-модулированных сигналов f длительностью t и периодом Т 4 поступает на полосовой фильтр 15 приемного устройства. Команды а, Ь, с, d поступают на управляющие входы электронных ключей б и последовательно друг за другом открывают все четыре ключа, обеспечивая считывание информации с соответствующизс пар сигнальных обмоток. На разных широтах и в различных peUtoHax околоземного пространства величииа напряженности горизонтгшьной составляющей магнитного поля колеблется в широких пределах от значений, близких к нулю в околополюсных районах, до 0,4э - экваториальных областях. При этом и считываемый сигнал также будет меняться в широких пределах, диапазон изменения считываемого сигнала значительно превосходит динамический диапазон избирательного усилителя . Для расширения динамического диапаэоиа усиливаемых сигналов и предлагается амплитудный компрессор, коэфф циент передачи которого в пределах динамического диапазона усилителя име ет линейную зависимость от величины входного сигнала, а за пределами дина иического диапазона имеет постоянную величину, и все сигналы, превосхо дящие максимальную величину усиливаемого еще без искажения сигнала, ослаб ляются компрессором, как бы поджимаются сверху. Таким Образом, сигнал g не будет превосходить определенной максимальной величины. Этот сигнал поступает на вход синхронного детектора 10, с выхода которого в одном из вариантов продетектирюванный информационный .сигнал g является модулирующим несущую частоту f для передачи по ргщиолинии в приемное устройство; в другом же варианте продетектированный сигнал передается по кабельной линии на приемную сторону. Работа приемной части иллюстрирует ся временными диаграммс1ми на фиг. 4. Пришедшие по кабельной линии или радиолиниям маркер и информационный сигнал попадают на полосовые 15 и 16 (в случае кабельной линии маркер попадает на полосовой фильтр 15, а информационный сигнал - на электронные ключи 17-20). Из выделенных маркера и информационного сигнала с помсхцью командного устройства 21, электронных ключей 17- 20 и линейных сумматоров 22 формируются сигналы каналов X и Y 2f, из которых затем после сглаживающих усилителей 23 получаются сигналы X и Y. В связи с тем, что сигналы X и Y должны быть смещены относительно друг друга на один такт t , в канал X введена схема 24 с временем, задержки t. Для визуализации полученной информации об угловом положении, которая заключена в сочетании сигналов X и Y, может: быть использован любой двухкоординатный регистратор 25, на отклоняюй1ие системы 26 и 27 которого подаются сигналы X и Y. формула изобретения телеметрический компас, содержащий передающую часть, состоящую из магниточувствительного индукционного преобразователя , генератора возбуждения, удвоителя частоты, Ключей, тактового генератора, синхронного детектора и избирательного усилителя, приемную часть, состоящую из избирательного усилителя,, фильтров нижних частот и индикаторного устройства с двумя взаимно перпендикулярными отклонякяцими системами, отличающий ся тем, что, с целью расширения диапазона измерений при больших изменениях напряженности магнитного поля, передаквдая часть его снабжена амплитудным компрессором, вход которого соединен с избирательным усилителем, а выход - с синхронным детектором, а приемная часть снабжена синхронизируемым автономным тактовым генератором, управляемым четырьмя ключами, двумя линейными сумматорами, подключаемыми каждый своими входами к выходам только четных и только нечетных ключей, а также линией задержки длительностью в один такт, включаемой между входом одной из отклоняющих систем индикаторного устройства и выходом линейного сумматора этой цепи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Афанасьев Ю. В. и др. Феррюзонды. Л., Энергия, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР №614399, МКИ G 01 R 31/08, 03.05.76 (прототип),

-