Устройство для измерения магнитного курса

Устройство для измерения магнитного курса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскик Социалистические

Рос убли

«и 916987 (61) Дополиительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 07.0к5в 80 (21) 2922231/18-IO с присоединением заявки М (23) Приоритет (61)М. Кл.

С 01 С 17/30 еееуяеретеааы11 кеиетет

CCCP ав аелеи кзебретеней и еткрытия

Опубликовано 30.03.82. Бюллетень М 12 (53) УДК538. 74 (088. 8) Дата опубликования описания 30. 03. 82 (72) Авторы изобретения

А. П. Локтионов, 3. А. Половиков и Т. .ОЛорвнв

I р т " о с

/ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ1р1КРКНИЯ МАГНИТНОГО

КУРСА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в навигационных системах с ферроэондовыми компасами.

Известно устройство для измерения магнитного курса, содержащее последовательно соединенные генератор, феррозонды, сельсин, избирательный" усилитель второй гармоники, фазовый анализатор с цепью управления от регулятора скважности импульсов: управления, усилитель мощности и исполнительный двигатель lj.

Недостатком известного устройст" ва является ограничение на максимальную величину добротности избирательного усилителя.

Известно устройство для измерения магнитного курса, содержащее последовательно соединенные генератор, ферроэонды, сельсин, избирательный усилитель второй гармоники, фазовый анализатор, усилитель моц1ности и исполнительный двигатель, причем управляющий вход фазового анализатора подключен к генератору (21.

Это устройство имеет низкую чувствительность измерения магнитного. курса. Чувствительность измерения пропорциональна уровню фильтрации второй гармоники избирательным усилителем. Уровень фильтрации (или до" бротность) ограничен сверху вели10 .,чиной, при которой фазовый сдвиг в избирательном усилителе в эксплуатационном диапазоне изменения частоты . генератора визывает ослабление фазовым анализатором сигнала избирательного усилителя нюке допустимого порога..

Цель изобретения — повыщение чувствительности измерения магнитного курса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитного курса, содержащее последовательно соединенные генератор, магнитомодуляционные преоб71 1 тель мощности 6 управляет исполнительным двигателем 7, например, двухфазным индукционным. Двигатель 7 отрабатывает ротор сельсина 3 в согласованное положение, в котором на входе усилителя 4 сигнал второй гармоники отсутствует.

Таким образом, измеряемый угол направления магнитного поля Земли преобразуется в угловое полажение сельсина 3, которое в свою очередь регистрируется индикаторными приборами, например, с помощью индикаторных следящих систем.

Рассмотрим подробнее работу цепи избирательный усилитель — фазовый анализатор. В устройстве на фазовый анализатор 5 поступает сигнал второй гармоники, амплитудномодулированный модулем и фазоманипулированный знаком синуса магнитного угла.

Для частного варианта устройства (фиг. 2) с, отношением частот 2:1 входного и опорного сигналов фазового анализатора 5 характерные случаи работы фазового анализатора представлены на фиг. 3-5. На фиг. 3 показан вариант совпадения начальных фаз входного 0 1 и опорного Ug сигналов; на фиг. 4 и 5 варианты несовпадения начальных фаз входного U4 и опорного

:0 сигналов, причем.на фиг. 4 вход ной сигнал сдвинут по фазе на угол

Ji по отношению к опорному сигналу на фиг. 3, а на фиг. 5 - на угол

11/2. Выходное напряжение Оя анализатора 5 для вариантов фиг. 3 и 4 содержит требуемую первую гармонику (обозначенную пунктирной кривой), пропорциональную входному сигналу, причем его фаза относительно опорного сигнала зависйт от фазы входного сигнала. В варианте фиг. 5 выходное напряжение 0 не содержит первой гармоники. Таким образом в выходном напряжении фазового анализатора 5, поступающеж на усилитель мощности 6, содержится требуемая первая гармоника, величина которой пропорциональна величине выходного сигнала второй гармоники избирательного усилителя 4, а фаза зависит от фазы выходного сигнала усилителя 4.

Чтобы получить высокую чувствительность измерения магнитного курса необходимо иметь высокий уровень фильтрации второй гармоники из бират ельным усилителем 4. Так как

3 91698 разователи, сельсин или синусно-косинусньй вращающийся трансформатор, избирательный усилитель второй гармоники, фазовый анализатор с управляющим входом, усилитель мощности и исполнительный двигатель, введен фаз очастотный элемент со средней частотой5 равной номинальной ча- > сГ стоте генератора и добротностью, относящейся как 1:2 к добротности из- !О бирательного усилителя, причем выход фазочастотного элемента подключен к управляющему входу фазового анализатора.

На фиг. 1 показана структурная 15 схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — устройство в частном варианте работы фазового анализатора при отношении частот входного и опорного сигнала как 2:1,: на фиг. 3-5 — вре- рр менные диаграммы работы фазового ана:лизатора на фиг. 6 — амплитудно-ча-. стотная и фазочастотная характеристи, ки избирательного усилителяt на фиг. 7 — форма сигналов на основном и опорном входах фазового анализатора.

Устройство состоит из последовательно соединенных генератора.I ча. стоты й), чувствительного элемента

2 с магнитомодуляционными преобразова- телями, элемента сравнения: сельсина или синусно-косинусного трансформатора 3, избирательного усилителя 4 .сигнала частоты 2(д, фазового анализатора- 5, усилителя мощности 6 и ис.35 полнитатьного двигателя 7, фазочастот. ного элемента 8 в цепи 9 управления фазовым анализатором 5.

Устройство работает следующим образом.

Угловое положение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли преобразуется магнитомодуляционными преобразователями 2, например, феррозождами, и сельсином (или синусно45 косинусным вращающимся трансформатором 3) в электрический сигнал, представляющий собой совокупность основной и высших гармоник частоты сигнала генератора 1, причем амплитуда второй гармоники (полезного сигнала)

) 50 пропорциональна модулю синуса измеряемого угла магнитного поля Земли, а фаза принимает два значения О или Г ,в зависимости от знака синуса измеряемого угла. Сигнал второй гармоники выделяется избирательным усилителем

4 и через фазовый анализатор 5 поступает на усилитель мощности 6. Усили916987

Формула изобретения

5 помехи, например сигнал основной частоты, прошедшие через тракт, создают погрешность измерения, то для подавления их увеличивают добротность (сужают полосу пропускания) избира- S тельного усилителя 4, что вступает в противоречие с эффек ом возникновения дополнительного фазового сдвига в избирательном усилителе 4 при изменении частоты сигнала генератора 1О

l. На фиг.. 6 показаны амплитудно-частотная 10 и фазочастотная 11 характеристики усилителя 4. Характеристи ка 10 симметрична оси ординат на частоте 26). На частоте 2М величина ..!5 выходного сигнала усилителя 4 равна А, а фаза равна нулю. При отсутствии фазочастотного элемента 8 изменение частоты генератора 1 приводит к изменению как величины выход- 20 ного сигнала избирательного усилителя 4, так и его фазы относительно сигнала генератора 1.. Изменение частоты сигнала генератора 1 на Ыд приводит к тому, что выходной сигнал 25 усилителя частотой 2 (й)+ай) уменьшается до величины А =А .\/Т, а фаза изменяется на 7i/2. Этот пример.соответствует равенству полосы пропускания усилителя 4, выполненного в 30 виде полосового звена второго поряд ка, половине диапазона изменения ча.стоты сигнала генератора 1. (доброт: ность усилителя равна 25, относитель ное изменение частоты сигнала генератора 2%).

Само по себе уменьшение в /2 раз величины сигнала усилителя 4 приводит только к уменьшению скорости от работки двигателем 7 измеряемого угла, но изменение на Ъ/2 фазового.угла согласно фиг. 5 приводит к полной остановке двигателя 7. Этот пример показывает, что повышение избирательности у прототипа ограничено сверху полоса пропускания избирательного усилителя 4 должна быть больше удвоенного диапазона изменения частоты генератора 1. У прототипа добротность усилителя 4 не превосходит 15. В предлагаемом устройстве в цепи 9 управления фазовым анализатором 5 имеется фазочастотный элемент 8, выполненный на фиг. 2 в виде фазовсго звена первого порядка. Возможно выполнение фазочастбтного элемента 8 и в виде фазового звена второго порядка. Фазовое звено имеет протяженный по частоте участок амплитудно-частотной характеристики с постоянным коэффициентом усиления и участок с круто изменяющейся фазо-частотной характеристикой, В предлагаемом устройстве фазочастотный элемент 8 имеет крутизну фазо-частотной характеристики на частоте 0D генератора 1, равную крутизне фазо-частотной характеристики избирательного усилителя 4 на частоте 2М. Это следует из соотношения их добротностей как 1:2. На фиг. 7 показано, что при выпочнении этого условия сигнал 12 генератора 1 сдвигается фазочастотным элементом 8 на угол ф в положение 13 (опорный сигнал фазового анализатора 5) до согласованного по фазе положения со сдвинутым на угол 2 P сигналом 14 на входе фаз оного анализ ат ора 5.

В качестве фаэо-частотного элемента 8 может быть применен и избирательный усилитель со средней частотой характеристики (д и добротностью в дв а р аз а ме ныл е добр от ности ос нов ного избирательного усилителя 4.

Введение .фазочастотного элемента в цепь управления фазовым анализатором со средней частотой, равной номинальной частоте генератора и добротностью, относящийся как 1:2 к добротности избирательного усилителя, выгодно отличает предлагаемое устрой-, t ство от прототипа повышением чувствительности измерения магнитного кур- са, так как позволяет использовать избирательный усилитель с добротностью порядка 25 и более при широкоприменяемом эксплуатационном относительном изменении частоты 400 Гц генератора +2%. При сохранении уровня добротности избирательного усилителя предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон изменения частоты генератора.

Экономический эффект при применении предлагаемого устройства создается эа счет повышения эксплуатационных характеристик навигационных систем.

Устройство для измерения магнитного курса, содержащее последовательно соединенные генератор, магнито модуляционные преобразователи, сельсин или синусно-косинусный вращаю. щийся трансформатор, избирательный

7 9 I 6987 8 усилитель второй гармоники, фазовый усилитепя, причем выход фазочастотанализатор с управляющим входом, ного элемента подключен к управляюусилитель мощности и исполнительный цему входу фазового анализатора. двигатель, отличающееся Источники информации, тем, что, с целью повышения чувст- S принятые во внимание при экспертизе вительности, в него введен фазочас- 1. Авторское свидетельство СССР тотный.элемент со средней частотой, N 302603, кл. G Ol С 17/30, !969. равной номинальной частоте генера- . 2. Авторское свидетельство СССР ,тора и добротностью, относящейся как Р l6l505 кл. G Ol С l7/30, 1962

);2 к добротности избирательного 1О (прототип).

916987

Составитель В. Васильев

Редактор И. Тикей Техред M.Рейвес . Корректор С. Некмар

Заказ 1870/59 . Тираж 614 - Подписное,ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

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

Филиал ПП11 "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4