Цифровой феррозондовый измеритель азимута

Цифровой феррозондовый измеритель азимута

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель изобретения - повышение точности измерения азимута. Устройство содержит генератор 1 возбуждения, ключ 10, сумматор 11, магнитомодуляционный преобразователь 2. Последний включает два ортогональных феррозонда с обмотками 3, 4 возбуждения и сигнальными обмотками 5-8. Для достижения цели устройство имеет мультиплексор 9, компаратор 12 напряжения, формирователь 13 логических сигналов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, элементы ИЛИ 15, формирователь 16 кодов, элементы И 17, буферный регистр 18, блок 19 управления, регистры 20,22,23,25 памяти, компараторы 21, 24 кодов, блок 26 вычислений. Мультиплексор 9 подключает разнополярные сигналы с обмоток 5-8 на вход ключа 10. Последний открывается сигналом с генератора 1 на время действия этих импульсов. Устройство осуществляет компенсационное преобразование сигналов в цифровой код методом поразрядного взвешивания. В цепь обратной связи включен ЦАП 14. В сумматоре 11 и компараторе 12 происходит сравнение сигналов преобразователя 2 с выходным напряжением ЦАП 14 и опорным напряжением. Код сигнала записывается в регистр 18. Устройство имеет пять циклов работы для записи цифровых эквивалентов сигналов обмоток преобразователя 2 в регистры 20,22,23,25 памяти. В блоке 26 вычисляется азимут в пределах квадранта азимутальной плоскости по алгоритму φ=ARCTG A/B, где φ - азимут

A - наибольший ход с обмоток 5, 6

B - наибольший код с обмоток 7, 8 преобразователя 2. Применение устройства позволяет повысить точность определения квадрантов на их границах, уменьшить мультипликативную погрешность за счет применения одного канала преобразования. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (g)) 4 Е 21 В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f ! (21) 4331171/23-03 (22) 19.11.87 (46) 07.08.89. Бюл. № 29 (71) Краснодарский филиал Научно-исследовательского института морской геофизики Всесоюзного морского научно-производственного геолого-геофизического объединения по разведке нефти и газа "Союзморгео" (72) Н. Д. Пустовалов, Е. M. Штеренгарц, A С. Загурский и Г.. А. Кузнецов (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 981598, кл. Е 21 В 47/02, 1981.

„.SU > <98913 А I

2 (54) ЦИФРОВОЙ ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ АЗИМУТА,(57) Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель изобретения— повышение точности измерения азимута.

Устройство содержит генератор 1 возбуждения, ключ 10, сумматор 11, магнитомодуляционный преобразователь 2.

Последний включает два ортогональных феррозонда с обмотками 3, 4 возбуждения и сигнальными обмотками 5 — 8.

Для достккения цели устройство имеет ,мультиплексор 9, компаратор 12 напря жения, формирователь 13 логических

1498913 (,сигналов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, элементы ИЛИ 15, формирователь 16 кодов, элементы

IH 17, буферный регистр 18, блок 19 ( управления, регистры 20, 22, 23, 25

,памяти, компараторы 21, 24 кодов, ,блок 26 вычислений. Мультиплексор 9 подключает разнополярные сигналы с обмоток 5 — 8 на вход ключа 10 ° По- 10 следний открывается сигналом с генератора 1 на время действия этих импульсов. Устройство осуществляет компенсационное преобразование сигналов в цифровой код методом поразрядного !5 взвешивания. В цепь обратной. связи включен ЦАП 14. B сумматоре 11 и компараторе 12 происходит сравнение сигналов преобразователя 2 с выходным

Изобретение относится .к промысловой геофизике и может быть использовано в различных системах для измерения магнитного. курса, например в системах контроля и управления провод кой наклонно направленных скважин. 30

Цель изобретения — повышение точ ности измерения азимута.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя азимута; на фиг. 2— сциллограммы напряжений на выходе одной из сигнальных обмоток магнитомодуляционного преобразователя для нескольких значений угла (между магитной осью магнитомодуляционного преобразователя и вектором Н гори- 40 т зонтальной составляющей магнитного

|поля Земли.

На фиг. 2 приняты следующие обо( значения: (о — угол между магнитной осью одного из ортогональных феррозон-45 дов магнитомодуляционного преобразо-. вателя и вектором Н„ горизонтальной составляющей магнитного поля Земли соответствующий 90, U — напряжение на выходе одной из сигнальных обмоток 50 ортогонального феррозонда магнитомодуляционного преобразователя U э 5 амплитуда полезного сигнала Ц вЂ” амУ тлитуда мешающего сигнала; Б — ам ттлитуда сигнала трансформирующегося из обмоток возбуждения в сигнальные обмотки: V — амплитуда шумов.

Осциллограммы для (= (.и (=о м Q> + 45 соответствуют положению напряжением ЦАП 14 и опорным напряжением. Код сигнала записывается в регистр 18. Устройство имеет пять циклов работы для записи цифровых эквивалентов сигналов обмоток преобразователя 2 в регистры 20, 22, 23, 25 памяти. В блоке 26 вычисляется азимут в пределах квадранта азимутальной плоскости по алгоритму Ц =

= arctg А/В, где g — азимут; А — наибольший ход с обмоток 5, 6;  — наибольший код с обмоток 7, 8 преобразователя 2. Применение устройства позволяет повысить точность определения квадрантов на их границах, уменьшить мультипликативную погрешность за счет применения одного канала преобразования. 2 ил. магнитной оси магнитомодуляционного преобразователя в первой, для ф = о

= (о + 135 и (= с + 180 — во второй пространственных пОлуплоскостях, о дпя (= (p + 90 — на границе этих полуплоскостей.

Измеритель азимута содержит генератор 1 возбуждения, магнитомодуляционный преобразователь 2, выполненный в виде двух ортогональных феррозондов, каждый из которьгх снабжен обмотками 3 и 4 возбуждения и сигналь- i ными обмотками 5 — 8, мультиплексор

9, ключ 10, сумматор 11, компаратор

12 напряжений, формирователь 13 ло-. гических сигналов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14; группу элементов ИЛИ 15, формирователь 16 кодов, группу элементов И 17 буферный регистр 18 блок 19 управления, первый регистр 20 памяти, первый компаратор 21 кодов, второй 22 и третий

23 регистры памяти, второц компаратор 24 кодов, четвертый регистр .25 памяти и блок 26 вычислений.

Магнитомодуляционный преобразователь 2 может бить выполнен, например в виде двух ортогональных феррозондов каждый из которых снабжен обмоткой 3, 4 возбуждения и двумя индентичными сигнальными обмотками 5, 6 и 7, 8, обмотки 3, 4 возбуждения которых соединены последовательно, один из сво- . бодных концов которых соединен с общей шиной, а другой с входом магнито1498913 модуляционного преобразователя 2.

Концы сигнальных обмоток 5 и 7 подключены к общей шине, а начала — к первому и второму выходам магнитомодуляционного преобразователя 2, вход которого соединен с первым выходом генератора 1 возбуждения. Первый вход ключа 10 соединен с вторым выходом генератора 1 возбуждения. Начала сигнальных обмоток 6 и 8 соединены с общей шиной, а концы с вторым.и четвертым выходами магнитомодуляционного преобразователя 2, выходы которого соответственно соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами мультиплексора 9, пятый вход которого соединен с общей шиной, а выход— с вторым входом ключа 10, выход которого соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого соединен с выходом ЦАП 14, а выход — с входом компаратора 12 напряжений, выход которого соединен с первым входом формирователя 13 логических сигналов, выход которого соединен с первыми входами элементов группы элементов И 17, вторые входы которых соответственно соединены с первыми выходами формирователя 16 кодов, вторые выходы которого соединены с первыми входами элементов группы элементов

HJIH 15, выходы которых соединены с входами ЦАП 14. Выходы элементов " группы элементов И 17 соединены с соответствувщими входами буферного регистра 18, выходы .которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов группы элементов ИЛИ 15, с первыми входами блока 26 вычисле ний, с входами первого 20, второго

22, третьего 23 и четвертого 25 регистров памяти. Выходы первого 20 и второго 22 регистров памяти соединены с вторыми и четвертыми входами блока 26 вычислений, а также с первы" ми и вторыми входами первого компаратора 21 кодов, выход которого соединен с третьим входом блока 26 вычислений. Выходы третьего 23 и четвертого 25 регистров памяти соединены с пятыми и седьмыми входами блока 26 вычислений, а также с первыми и вторыми входами второго компаратора 24 кодов, выход которого соединен с шестым входом блока 26 вычислений. Первый — пятый выходы блока 19 управления соединены с соответствующими входами управления мультиплексора 9, шестой — с вторым входом формирователя

13 логических сигналов, седьмой — с входами сброса буферного регистра 18

5 и формироватсля 16 кодов. восьмой— с входом управления формирователя 16 кодов, девятый — двенадцатый — с входами синхронизации соответствующих регистров 20, 22, 23 и 25 памяти, а р тринадцатый выход — с входом управления блока 26 вычислений.

Для соблюдения идентичности сигнальных обмоток 5, 6 и 7, 8 в каждом ортогональном феррозонде преобразо-!

5 вателя 2 эти обмотки наносятся на сердечник (магнитопровод) бифилярно и имеют между собой теснув индуктивнув связь.

Измеритель азимута работает сле20 дующим образом.

Генератор 1 возбуждения питает обмотки 3 и 4 возбуждения магнитомодуляционного преобразователя 2 переменным током. Под действием переменного

25 магнитного потока, создаваемого в сердечниках ферроэондов током возбуждения, и постоянного магнитного поля

Земли в сигнальных обмотках 5 — 8, магнитомодуляционного преобразовате30 ля 2 наводятся ЭДС, представляющие собой разнополярные импульсы с амплитудами Бг и Ь . Амплитуды этих импуль. сов изменяются пропорционально синусу (у одного феррозонда) и косинусу (у

35 другого феррозонда) угла tp поворота измерительной (магнитной) оси магни. томодуляционного преобразователя 2 относительно вектора Н горизонтальной составляющей магнитного поля Зем40 ли, т.е. азимута, а их полярность содержит информацию о квадранте расположения вектора Н . Для измерения азимута одни из разнополярных импульсов, большие по амплитуде (ампли45 туда которых соответствует Uy), являются полезными, а другие, меньшие по амплитуде (амплитуда которых соответствует U„), мешающими.,Из-за неизбежных погрешностей изготовления ферро50 зондов из обмоток 3 и 4 возбуждения в сигнальные обмотки 5 — 8 трансформируется сигнал с амплитудой !1 . Нри этом амплитуда сигнала U несущая информацию о измеряемом азимуте, со55 cTas eT U„„ = U Я - U . Также в выходном сигнале Ц магнитомодуляционного, преобразователя 2 наряду с разнополярными импульсами содержатся шумы с амплитудой Ь, обусловленные ш У

1498913

1ысшими гармониками и процессами пеемагничивания сердечников феррозон ов.

Для выделения разнополярных им1 ульсов на фоне шумов используется ключ 10 который на время действия тих импульсов открывается сигналами, оступающими на первый вход ключа 10 второго выхода генератора 1 возбужения. При этом измерительному пребразованию в устройстве подвергаютя только разнополярные импульсы Ug

U . Мультиплексор 9 предназначен я подключения одного из выходов агнитомодуляционного преобразователя и общей шины устройства к второму ходу ключа 10. Мультиплексор 9 упраляется сигналами, поступающими с лока 19 управления. Выход мультилексора 9 подключен к входу ключа

О, выход которого соединен с первым ходом сумматора 11, на второй вход оторого поступает компенсирующий . игнал U 14 постоянного тока с выхода

14. В сумматоре 11 осуществляется омпенсация (уравновешивание) выходого сигнала U магнитомодуляционного реобразователя 2 выходным сигналом

IJhII 14. С выхода сумматора 11 игнал разбаланса U < поступаеТ на ход компаратора 12 напряжений, в кором происходит сравнение амплитуды . того сигнала U „с уровнем опорного игнала ц „. Формирователь 13 служит я формирования на его выходе логиеского сигнала "1 - или "О" .в случае аличия или отсутствия сигнала на

ыходе компаратора 12 (т.е. в случае

0„ или Б1 (П, я ) . Появление . огического сигнала на выходе формивателя 13 происходит в мбмент подаи на его второй вход импульса с ше„стого выхода блока 19 управления.

Управление работой измерителя ази мута осуществляется Импульсами, пода:ваемыми с первого по тринадцатый вы: одов блока 19 управления соответст:венно, на первый — пятый управляющие ходы мультиплексора 9, на второй

: ход формирователя 13, на входы сбро а буферного регистра 18 и формирова теля 16 кодов, на вход управления рмирователя 16 кодов, на входы синронизации регистра 20, 22, 23 и 25 амяти, на вход управления блока 26 вычислений.

Процесс измерения азимута у состо т из пяти циклов.

10 15

В первом цикле измерения осуществляется преобразование положительной

Ф полунолны U (т, е, амплитуды импульса положительной полярности Бр или Б фиг, 2) сигнала U обмотки 5 преобра5 зователя 2 и амплитуды опорного сигнала U „ компаратора 12 в цифровой эквивалент U+ + U0„- N (т.е. U + оп 5 vms м N5) gas этого с первого выхода блока 19 управления на первый вход мультиплексора 9 поступает сигнал и обмотка 5 преобразователя 2 через мультиплексор

9 и ключ 10 подключается к первому входу сумматора 11. Затем на седьмом выходе блока 19 управления формируется импульс, который поступает на входы сброса буферного регистра 18 и формирователя 16 кодов. В результате этого выходы буферного регистра 18, формирователя 16, а также выходы группы элементов ИЛИ 15 устанавливаются в нулевое состояние, а следовательно, нулевое значение принимает компенсирующий сигнал U14 на выходе

ЦАП 14. После этого осуществляется уравновешивание положительной полуволны выходного сигнала U обмотки 5 и опорного сигнала .U „ компаратора 12 сигналом компенсации U 4 ЦАП 14 °

В первом такте уравновешивания с седьмого выхода блока 19 управления на вход управления формирователя 16 кодов поступает первый импульс и на первоМ выходе формирователя 16 кодов появляется единичный. сигнал, который через первый элемент группы элементов

KIN 15 включает первый (старший) разряд ЦАП 14. При этом компенсирующий сигнал U<4 на выходе ЦАП 14 получает скачкообразное приращение по величине, соответствующее весу старшего разряда.

Если в результате включения с1аршего разряда ЦАП 14 в сумматоре ll

1 амплитуда компенсирующего Сигнала U таковаэ -что Б,4 - U5 (UО то на

И выходе компаратора 12 напряжений присутствует сигнал (недокомпенсация

+ сигнала U ). Если в результате включения старшего разряда ЦАП 14 оказывается, что U< — U р U „, то на выходе компаратора 12 напряжений сигнал отсутствует (перекомпенсация сигнала U ) . После этого на шестом выФ ходе блока 19 управления появляется импульс, который поступает на второй вход формирователя 13, на выходе ко14989I3

45 торого формируется сигнал с логическим уровнем "1" или "0" в зависимости от того, присутствует или отсутствует сигнал на выходе компаратора 12 на5 пряжений. Затем с седьмого выхода блока 19 управления на вход управления формирователя 16 кодов поступает второй импульс и на выходе формирователя 16 происходит сдвиг единичного сигнала с первого выхода на второй.

При этом единичный сигнал с второго выхода формирователя 16 кодов поступает на второй вход первого элемента группы элементов И 17 и разрешает 15 запись выходного сигнала (соответст-. вующего логическому уровню "1" или

"0") формирователя 13 в первый (старший) разряд буферного регистра

18. С первого выхода регистра 18 этот 20 сигнал ("1" или "0") через первый элемент группы элементов ИЛИ 15 фик.сирует старший разряд ЦАП 14 в состоянии "1" или "0".

Во втором такте уравновешивания с седьмого выхода блока 19 управления

:поступает третий импульс и на выходе формирователя 16 кодов происходит сдвиг единичного сигнала с второго выхода на третий. Этот единичный сиг- 30 нал через второй элемент группы элементов ИЛИ 15 включает второй (последующий младший) разряд ЦАП 14 и, тем самым, вызывает приращение амплитуды компенсирующего сигнала Uq4 В

12

SaHHcHMocTH oT Tokyo U — U (U0ä

12 + ю + или U l< U 7 UO„Ha выходе компара тора 12 напряжения присутствует или отсутствует сигнал, а следовательно, на выходе формирователя 13 устанавли- 40 вается. сигнал с логическим уровнем

"1" ипи "0". Затем с седьмого выхода блока 19 управления на вход управления формирователя 16 кодов поступает четвертый импульс и единичный сигнал с третьего выхода формирователя 16 кодов передвигается на четвертый, откуда поступает на второй вход второго элемента группы элементов И 17 и разрешает запись выходного сигнала ("1" или "0") формирователя 13 во второй разряд буферного регистра 18, а следовательно, второй разряд ЦАП 14 фиксируется в состоянии "I или "0".

Аналогичным образом выполняется каж 55 дый последующий такт уравновешивания.

Процесс уравновешивания (измеряе-. мого сигнала U сигналом компенсации

U ) завершается за п тактов, равных числу разрядов ЦАП 14. По окончанию уравновешивания код N соответствует

5 (8 Uàë или м

+ U „) в зависимости от того имеет Ug

mzH U положительную полярность C погрешностью mara квантования U < ° Пос14 ле этого на девятом выходе блока 19 управления формируется импульс, который поступает на вход синхронизации первого регистра 20 памяти, в резуль" тате чего выходной код N буферного регистра 18 записывается в первый регистр 20, С выхода регистра 20 код

N поступает на соответствующие входы компаратора 21 кодов и блока 26 вычислений.

Во втором цикле измерение îсущестI вляется преобразование положительной полуволны сигнала цб обмотки 6 в цифровой эквивалент N . Для этого с второго выхода блока 19 управления на второй вход мультиплексора 9 поступает сигнал и обмотка 6 через мультиплексор 9 и ключ 10 подключается к первому входу сумматора II. После этого, аналогично первому циклу измерения, выходы буферного регистра 18, формирователя 16 кодов и группы элементов ИЛИ 15 устанавливаются в нулевое состояние и нулевое значение принимает компенсирующий сигнал на выходе ЦАП 14. Затем осуществляется уравновешивание положительной полуволны выходного сигнала U обмотки 6 сигналом компенсации U ЦАП 14. По завершению процесса уравновешивания на девятом выходе блока 19-управления формируется импульс, который поступает на вход синхронизации второго регистра 22 памяти. При этом выходной код

N< буферного регистра 18 записывается во второй регистр 22 памяти, с выходов которого код поступает на соответствующие входы первого компаратора 21 кодов и блока 26 вычислений.

Сигнальные обмотки 5 и 6 феррозонда преобразователя 2 являются иден" тичными и включенными встречно, В связи с этим на выходах обмоток 5 и

6 присутствуют одинаковые сигналы, представляющие собой импульсы с амплитудами U и U, но отличающиеся полярностью. Поэтому после окончания первого и второго циклов измерения (при которых преобразуются только положительные полуволны U u U сигФ

HBJIoB U g u Ug в коды N > и N<) a одном из регистров 20 или 22 находится

1498913 и ч

30 . Бп компаратора 12 сигналом U

ЦАП 14. Причем в каждом такте урав35

40 д, соотве тствующий амплитуде U по" ! зного сигнала, а в другом — амплиде П мешающего сигнала. Причем льший из кодов N и N будет соот тствовать амплитуде U полезного гнала. В первом компараторе 21 код в осуществляется сравнение выход-. гх кодов N и N регистров 20 и 22 яти. Взависим,ости от того N (N

5 и }} > N< на выходе первого компар тора 21 формируется сигнал "1" или которьп поступает в блок 26 выслений и разрешает отсчет блоком большего кода (N< или N@) из рестра 20 или 22 памяти. При этом с гнал "1" или "О" на выходе первого к мпаратора 21 указывает знак полярн сти полезного сигнала Ug относит льно сигнала компенсации U а сле(У д вательно, указывает полуплоскость р сположения магнитной оси магнитом дуляционного преобразователя 2 отсительно вектор" Н горизонталью и сос.тавляющей магнитного поля ЗемВ третьем и четвертом циклах из. рения осуществляется преобразовае положительных нолуволн U и U}}

+ + гналов U и U> обмоток 7 и 8 в фровые эквиваленты Б. и М, для го сигналы с третьего и четвертовыхоцов блока 19 управления постуют на входы мультиплексора 9 и дключают обмотки 7 и 8 через мульптлексор 9 и ключ 10 к первому вхосумматора 11= Затем, аналогично первому и второму циклам уравновешиания, выполняется уравновешивание сигналов U и U< сигналом компенса+ Ф фи U ..По окончанию третьего и четвертого циклон измерения с одиннад|

Цатого и двенадцатого выходов блока

1 9 управления на входы синхронизации ч}ретьего 23 и четвертого 25 регист }ов памяти поступают импульсы,.разпешающие запись выходных кодов N u в регистры 23 и 25 памяти с вйхо6

Да буферного регистра 18. Коды N u сравниваются во втором компарато,8 ре 24 кодов и на его выходе формируется логический сигнал 1 или "О". казывающий полуплоскость расположеь ия магнитной оси преобразователя 2 с}тносительно вектора И горизонтапьь ой составляющей магнитного поля

:-}емли, а также разрешающий отсчет (локом 26 вычислений г выходов реги5

25 стров 23 или 25 памяти большего из кодов N или Ь

Обмотки 7 и 8 феррозонда преобразователя 2 являются идентичными и включенными встречно, в связи с чем по завершению третьего и четвертого циклов измерения один из кодов N

7 или N (больший из кодов) соответствует амплитуде Ug полезного сигнала, а другой (меньший из кодов) — амплитуде U+ мешающего сигнала.

В пятом цикле измерения осуществляется преобразование амплитуды опорного напряжения Uää компаратора

12 напряжения в цифровой эквивалент

N Для этого с пятого выхода блока

19 управления на пятый вход мультиплексора 9 поступает сигнал и общая шина устройства через мультиплексор

9 и ключ 10 подключается к первому входу сумматора 11. В этом случае на первом входе сумматора ll присутствует нулевой сигнал и на выходе компаратора 12 присутствует или отсутствует сигнал соответственно при

П ап или U р -, Uþ„. Затем, аналогично описанным циклам измереийя, осуществляется уравновешивание новешивания соответствующие разряды

ЦАП 14 фиксируются в состоянии "1" или "О" соответственно при U др а U<< или U „а Б1 . По окончанию пятого цикла уравновешивания код Nпр на выходе буферного регистра 18 пропорционален U ù . С выхода регистра 18 код

Нор поступает на соответствующие входы блока 26 вычислений.

После окончания измерительных циклов устройство переходит в режим вычислений. При этом на тринадцатом выходе блока 19 управления формируется импульс, который поступает на вход управления блока 26 вычислений и разрешает выполнение вычисле-. ний. В блоке 26 вычислений азимут

Ц и в пределах квадранта выполняется в соответствии с зависимостью: з.ь мак : 1 ор 1о

1 КЗМ где N << — наибольший код из И

5,6 макс и N6,,;

1498913

14. N — наибольший код из N >

76 макс .и М

N — цифровой эквивалент р амплитуды U сигнала, трансформирующегося из обмотки возбуждения в сигнальную обмотку феррозонда (величина

N, может быть определена, например, при калибровке устройства и остается постоянней

10 в процессе измерения азимута Cj ) . 15

Логические значения сигналов на выходах компарато ров 2 1 и 24 дают информацию о квадранте расположения магнитной оси устройства относительно вектора Н горизонтальной состав- 20 ляющей магнитного поля Земли.

В устройстве измерительный преобразователь выходных сигналов феррозондов в коды охвачен общей обратной связью, в цепи которой стоит образ- .25 цовый элемент . — ЦАП. Погрешность измерительного преобразования p N в та ком устройстве зависит в основном от погрешности преобразования ЦАП 14, дрейфа (нестабильности) Б д компаратора 30

12 напряжений и погрешности преобразования магнитомодуляционного преобразователя 2. Погрешность преобразования ЦАП 14 определяется нелинейностью его функции преобразования и .погрешностью квантования, которые мо1гут составлять (например, дитя БИС ,ЦАП К590, K572) не более 0,025 . Уст1ранение влияния дрейфа 11 „ компаратора 12 достигается за счет измерения текущего значения Uðä (в пятом цикле измерения) и последующего учета его при вычислении азимута Ц), Кроме того, предлагаемое устройство представляет собой одноканальный 45 измеритель, в котором преобразование выходных сигналов U<< и U> < феррозондов в коды N u N 8 выполняется поочередно, а измеряемая величина ( находится через отношение выходных

КОДОВ N 5 z u N т z ма кс измеРителя у что исключает погрешности измерения, свойственные двухканальным устройствам, а именно исключает мультипликативные составляющие погрешности коэф- 55 фициента передачи ортогональных феррозондов, ЦАП 14, а также существенно ослабляет влияние на точность измерения нестабильностей амплитуды выходного напряжения генератора возбуждения и амплитуды опорного напряжения ЦАЛ 14.

Устройство обеспечивает высокую точность определения номера квадранта (на границах квадрантов) расположения магнитной оси измерителя относительно вектора горизонтальной .составляющей магнитного поля Земли. В устройстве осуществляется измеритель ное преобразование в коды как полезных, так и мешающих импульсов выходных сигналов феррозондов, а затем полученные коды сравниваются в компараторах кодов и по результату сравнения определяется номер квадранта. При этом погрешность определения нойера квадранта не превышает погрешности измерения азимута в пределах квадранта. Этим достигается повышенная точность измерения.

Ф о рм ул а и з об р е те ния

Цифровой феррозондовый измеритель азимута, содержащий генератор возбуждения, сумматор, ключ, магнитомодуляционный преобразователь, выполненный в виде двух ортогональных феррозондов, каждый из которых имеет. обмотку возбуждения и сигнальную обмотку, причем начала сигнальных обмоток подключены соответственно к первому и третьему выходам магнитомодуляционного преобразователя, а концы соединены с общей шиной, к которой подключен один из концов последовательно соединенных обмоток возбуждения, второй конец которого соединен с входом магнитомодуляционного преобразователя, который подключен к первому выходу генератора возбуждения, второй выход которого соединен с первым входом ключа, . отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен мультиплексором, компаратором напряжений, формирователем логических сигналов цифроФ аналоговым преобразователем, группой элементов ИЛИ, формирователем кодов, группой элементов И, буферным регистром, блоком управления, первым, вторым, третьим и четвертым регистрами памяти, первым и вторым компараторами кодов, блоком вычислений, а каждый феррозонд магиитомодуляционного преобразователя — второй сигнальный обмоткой, идентичной первой, причем

1498913

1 16 начала вторых сигнальных обмоток подключены к общей шине, концы соединены соответственно с вторым и четвертым выходами магнитомодуляционного пре- 5 образователя, выходы которых соответственно соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами мульти» плексора, пятый вход которого подключен к общей шине, выход соединен с 1р вторым нходом ключа, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход подключен через компаратор на- 15 пряжений с первым входом формирователя логических сигналов, выход которого соединен с первыми входами элементов группы элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к 2О первым выходам формирователя кодов, вторые выходы которого соответственно соединены с первыми входами элементов группы элементов ИЛИ, выходы которых подключены к входам цифроана- 25 логоного преобразователя, вторые входы соединены с соответствующими выходами буферного регистра, входы которого подключены к выходам элементов группы элементов И, выходы буферного 3О регистра соединены с первыми входами блока вычислений и входами первого, второго, третьего и четвертого регистров памяти, выходы первого регистра памяти соединены с вторыми входами блока вычислений и первыми входами перно го комп ар ато р а кода, выход ко торого подключен к третьему входу блока вычислений, вторые входы соединены с выходами второго регистра памяти и четвертыми входами блока вычислений, пятые входы которого подключены к выходам третьего регистра памяти и первым входам второго компаратора кодов, выход которого соединен с шестым входом блока вычисления, вторые входы соединены с выходами четвертого регистра памяти и седьмым входом блока вычислений, вход управления которого подключен к тринадцатому выходу блока управления,, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены с соответствующими входами управления мультиплексора, шестой выход подключен к второму входу формирователя логических сигналов, седьмой выход соединен с входами сброса буферного регистра и формирователя кодов, восьмой выход подключен к входу управления формирователя ко-. дов, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы соединены с входами синхронизации соответственно первого, второго, третьего и четвертого регистров памяти.

1498913

УО и, Фиг. 2

Составитель А. Рыбаков

Редактор О, Головач Техред А. Кравчук Корректор Л. Патай:, Заказ 4530/26 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101