Способ дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра и устройство для его осуществления

 

1. Способ /v стан ци он ной поверки трехкомпонентного магнитометра, основанный на создании в объеме его первичных преобразователей трех образцовых магнитных полей заданной частоты, выделении сигналов той же частоты из выходных напряжений магнитометра и выявлении погрешностей измерения путем сравнения выделенных сигналов с их номинальными значениями, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности, упомянутые поля формируют сдвинутыми по фазе на 120 с одновременным действием на асе три первичных преобразоватепя, а выделение из выходных напряжений магнитометра сигналов с теми ;Же начальными фазами осущестэляют синхронно (Л с формированием полей. с f W « im UI1 я /7- S- 3JC2fJJ 23К25 S .Pull 2S 00 ел СП Jib СО и зга

54 . А (19) (I I) СОНИ СОВЕТСКИХ вЂ” "СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3uII 6 01 R 33/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОЬГК СВИДЕТЕЛЬСТВУ ..15 в tl Ч:6_#_PPl ЗИБЕЛЯ

Фиг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ,И ОТКРЫТИЙ (21) 3398808/18-21 . (22 ) 17.02.82 (46 ) 15.08.83. Ьюл. и 30 (72 ) Ю. S. Афанасьев, В. А, Прищепо и В. П. Порфиров (53 ) 621.317.44(088.8) (56) 1. Апексакян Л. M. и др. Иагнитометрическая аппаратура космичес. кой станции ".Электрон-2". В кн.:Космические исследования, т, 1У, вып.2, 1966,.

2. Афанасьев l0, В, и др. Вектормагнитометр, - "Измерительная техника", 1977, II б., с.73-75 (54 ) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОЙ ПОВЕРКИ

ТРЕХКОИПОНЕНТНОГО ИАГНИТОИЕТРА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57 ) 1, Способ дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, основанный на создании в объеме его первичных преобразователей. трех образцовых магнитных полей заданной частоты, выделении сигналов той же частоты из выходных напряжений магнитометра и выявлении погрешностей измерения путем сравнения выделенных сигналов с их номинальными значениями, о т л и ч à 6шийся тем, что, с целью повышения точности, упомянутые поля формируют сдвинутыми по фазе на 120 с одновременным действием на все три первичных преобразователя, а выделение из выходных напряжений магнитометра сигналов с теми .же начальными фазами осуществляют синхронно с формированием полей, 1035543

2, УстpoNQ r so для дистанционной поверки трехкомпонентного магнито" метра, содержащее образцовую систе" му трех взаимно перпендикулярных катушек, жестко закрепленную на блоке первичных преобразователей поверяемого магнитометра, образцовые генератор и резисторы, о т л и ч а ющ е е с.я тем, что, с целью повышения точнооти, оно снабжено временным синхИзобретение относится к измери" тельной технике и предназначено для осуществления дистанционной поверки трехкомпонентных магнитомет ров .. 5

Известен способ дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, обоснованный на создании образцовых магнитных полей заданной формы в объеме его первичных преобразо- 10 вателей, выделении сигналов той же формы из выходных напряжений магнитометра и выявлении погрешностей изме- ения путем сравнения выделенных сигналов с их номинальными значения- 15 ми (13, Известно устройство для дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, реализующее данный способ и содержащее стабилиэированнь1й источ- 20 ник питания (образцовый генератор постоянного тока) и калибровочную цепь, связанную с обмотками первичных преобразователей поверяемого магнитометра, 25

Недостатками известных способа и устройства являются низкая точность и узкие функциональные воэможности поверки. Низкая точность поверки обусловлена тем, что в реальных ус- ЗО ловиях (т.е. в процессе проведения рабочих измерений ) калибровоч. ный сигнал суммируется с сигналом внешнего измеряемого поля и надежно разделить их удается только тогда, когда известен характер изменения поля по показаниям, предшествующим и последующим подаче калибровочных сигналов. Кроме того, в качестве образцовых катушек используются обмот- 4л ки первичных преобразователей поверяронным селектором, при этом упомя» нутый генератор выполнен трехфаэным„ выходы его соединены через упомянутше резисторы с выводами катушек и коммутирующими входами синхронного селектора, а выходы поверяемого магнитометра соединены с сигнальными входами селектора, выходы которого соединены с выходами устройст- . ва. емого магнитометра, которые не аттестуются отдельно от магнитометра, а образцовые магнитные поля создают в объеме каждого первичного преобразо.вателя в отдельности . Это позволяет контролировать коэффициенты преобразования каналов магнитометра, но не дает или затрудняет получение информации об изменении положения магнитHblx осей первичных преобразователей, т.е . не позволяет выявить угловые погрешности.

Известен способ дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, основанный на создан@и в объеме его первичных преобразователей трех образцовых магнитных полей задвнной частоты, выделении сигналов той же частоты из выхоаных напряжений магнитометра и выявления погрешностей измерения.путеМ .сравнения выделенных сиг1 налов с их номинальными значениями PZ).

Известно устройство для дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, реализующее известный спо соб и содержащее образцовый генератор переменного тока и образцовые резисторы, при этом выход генератора через образцовые резисторы соединен с обмотками первичных преобразователей поверяемого трехкомпонентного магнитометра.

Однако известный способ характеризуется недостаточной точностью и узкими функциональными воэможностями поверки. Недостаточная точность поверки обусловлена тем, что в качестве

З образцовых катушек в устроистве, ре, ализующем известный способ, используются обмотки первичных преобразова

43 4 генератор 1 переменного тока, образцовые резисторы 2,3 и 4, обраэцоaye систему трех взаимно перпендикулярных катушек 5,6 и 7, временной синхронный селектор 8 с коммутирующими 9-11 и сигнальными 12-14 входа-; ми,выходы которого 15-26 являютоя выходами устройства. Поверяемый трех с компонентный магнитометр (на фиг .I обведен штрихпунктирной линией ) содержит блок с тремя первичными преобразователями 27, 28 и 29 и электронный блок 30 с. выходами 31,32 и 33, .

Для осуществления дистанционной по» верки трехкомпонентного магнитомвтра образцовая система с тремя взаимно перпендикулярными катушками 5, 6 и 7 закрепляется жестко на блоке первичных преобразователей трехкомпонентного магнитометра так, чтобы оси катушек 5,6 и 7 примерно совпали с магнитными осями первичных преобразователей 27, 28 и 29. Зыходы. трехфазного генератора 1 переменного тока через резисторы 2,3 и 4 сое-. диняются с клеммами катушек 5,6 и 7 и коммутирующими 9,10 и 11 входами временного синхронйого селектора 8, а выходы 31, 32 и 33 поверяемого магнитометра соединяются с, сигнальными 12,13 и 14 входами синхронного се лектора 8.

Устройство для дистанционной по- верки трехкомпонентного магнитометра работает (совместно. с магнитометром ) следующим образом.

Трехфазный генератор 1 вырабатывает знакопеременные импульсы тока заданной частоты, сдвинутые по фазе на 120 (фиг, 2 а,б,в ),которые через резисторы 2,3 и 4 поступают в соотввт ствующие катушки 5,6 и 7 образцовой трехкомпонентной системы, закрепленной жестко на блоке первичных преобразо вателей поверяемого магнитометра, и создают в объеме преобразователей

27,28 и 29 аналогичные по форме имОдновременно образцовые напряжения такой же формы, снимаемые с. резисторов 2,3 и 4, поступают на коммутирую" щие 9,10 и 11 входы временного синхронного селектора 8. Образцовые магнитные паля,, созданные катушками 5,6 и 7, действуют на преобразователи

27, 28 и 29 поверяемого магнитомет" ра и вызывают появление на его выходах 31, 32 и 33 соответствующих напряжений (одно из таких напряже3. 10355 телей поверяемого магнитометра. Узкие функциональные воэможности повер ки обусловлены тем, что известный способ дистанционной поверки и реализующее его устройство яе предусматривают выявление угловых погрешностей поверяемого магнитометра, Цель изобретения. - повышение точности дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, 1О

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дистанционной -поверки трехкомпонентного магнитометра, основанному на создании в объеме его первичных преобразователей трех образцовых магнитных полей заданной частоты, выделении сигналов той же частоты из выход. ных напряжений магнитометра и выявлении погрешностей измерения путем сравнения выделенных-сигналов с их номинальными. значениями, упомянутые поля формируют сдвинутыми по фазе на l20 с одновременным действием на все три первичных преобразовате- 25

nR, а выделение из выходных напряжений магнитометра сигналов с теми же начальными фазами осуществляют синхронно с формированием полей.

Устройство для дистанционной поверки" трехкомпонентного магнитометра., содержащее образцовую систему трех взаимно перпендикулярных катушек, жестко закрепленную на блоке первичных преобразователей поверяемого магнитометра, образцовые генератор и резисторы, снабжено временным синхронным селектором, при этом упомянутый генератор выполнен трехфаз ым, выходы его соединены че рез упомянутые резисторы с выводами катушек и коммутирующими входами синхронного селектора, а выходы поверяемого магнитометра соединены с сигнальными входами селектора, выходы кото45 рого соединены с выходами устройства.

На фиг. 1 приведена Функииональ пульсы образцовых магнитных полей. ная схема устройства для дистанционной поверки. трехкомпонентного магнитометра совместно со схемой поверя- 50 емого магнитометра; на фиг. 2 - зпюры, поясняющие работу устройства и сущность некоторых операций по способу; на фиг. 3 — векторная диаграм," ма, поясняющая особенности поверки.

Устройство для дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра ((фиг ° 1) содержит образцовый трехфазный

3 10355 ний на фоне возрастающего измеряемо. го поля показано на фиг. 2 r ).Óêà" эанные напряжения поступают на сигнальные l2,13 и 14 входы синхронного селектора 8, Временной синхрон- 5 ный селектор 8 содержит матрицу иэ девяти двухполупериодных синхронных детекторов, осуществляющих демодуляцию сигналов поверки с соответствующими индексами J u k где J-=x,ó,z и k=x,ó,z; и трех обычных (линейных ) двухполупериодных детекторов, осуществляющих демодуляцию образцовых напряжений, снимаемых .с резисторов 2,3 и 4, В результате проведения этих операций с выходов

15-26 селектора 8 могут быть сняты двенадцать сигналов в виде постоянных напряжений, которые и используются затем для выявления погреш- >0 ностей, вызванных непостоянством коэффициентов преобразования каналов, поверяемого магнитометра и изменением положения магнитных осей его первичных преобразователей (е качестве примера на фиг, 2 д,е,ж,э показаны четыре выходных сигнала, относящих-. ся к выявлению погрешностей по каналу Х магнитометра).

C пособ осуществляет ся с помощ ью предлагаемого устройства следующим образом, Формирование сдвинутых по фазе на 120 трех образцовых магнитных о полей в объеме первичных преобразователей осуществляется с помощью трехфазного генератора 1 и системы трех взаимно перпендикулярных катушек 5, б и 7, Иагнитное действие каждого из образцовых полей на все три преобразователя 27,28 и 29 осуществляется благодаря тому, что катушки 5,6 и 7 имеют больший объем, чем первичные преобразователи, и закрепляются :.на блоке первичных преобразо. вателей, Выделение из выходных напряжений магнитометра сигналов с теми начапьными фазами осуществляется синхронно с формированием полей за счет того, что временной селектор 8 по своим коммутирующим 9,10 и 11 входам связан с образцовыми резисторами 2,3 и 4, включенными в цепь трехфазного генератора 1 и катушек 5,6 и 7, а по своим сигнальным 12,13 и ,14 входам " с выходами 31, 32 и 33 поверяемого магнитометра. Выявление погрешностей измерения путем где Вх, ВУ и В - суть компоненты вектора измеряемого поля в;

d S, S Х - относительная погрешност ь коэффициента преобразования канала Х магнитометра; х и, рх упомянутые угл определяющие положение магнитной оси х первичного преобразователя того же канала, Значения й5 /S>, Мхи рх являются искомыми при поверке. Они могут быть найдены по формулам Х "хх 1 х

-1 х х х оар (2a}., ХУ

Х У уобр

U R

ХМ

Х z. 2обр сравнения выделенных сигналов с их номинал ьньтми значениями асуществляется в результате обработки информации, поступающей с выходов 15-26 временного .синхронного селектора 8.

Достаточность получаемой информации со выявляемых погрешностях изме1 рения согласно предлагаемому способу и устройству иллюстрируется векторной диаграммой (фиг,3 ). Здесь х, у, z - оси выбранной1 прямоугольной системы координат, с которыми совпадают оси катушек образцовой теехкомпонент ной си стемы, з акре пленной на блоке первичных преобразователей поверяемого магнитометра, и с которыми примерно .совпадают магнитные оси х, у, z самих первичных

f преобразователей (на фиг, 3 для простоты показана только одна магнитная ось х, равно как и все дальнейшие рассуждения проведены применительно к выявлению. погрешностей только канала Х поверяемого магнитометра ).

Если углы Ы х и .рх, характеризующие положение магнитной оси x преобразователя в выбранной системе координат х, у, z äîñòàòî÷íî малы,-например не превышают 1., то norpewo ность измерения определяется следующим выражением (адаативным членом пренебрегаем ) д5

d8 " 8 +Ы„в,+Р„B„(1)

Х Q35543

7 где V, О„U>z- сигналы поверки, относящиеся к каналу Х магнитометра {фиг.2 а е,ж);

1 х обр> мобр

- образцовыб сигналы; t

S - йоминальное значечение коэффицйента преобразования ка" нала Х магнитометра

R - значения сопротивлений образцовых резисторов; 8

С х, С>, С -зйачения постоянных ка-. ртушек образцовой трех- ., компонентной. системы.

Аинвлогичные формулы нетрудно пщ1у

5 чита и для каналов Х иЯ поверяемого магнитометра

Предлагаемые способ и устройство найдут применение. и йри проведении

Р дистанционных магнитных измерений высокой точности. В частности, они мо", . гут быть использованы при . проведении коаиических исследований, ВНИИПИ Заказ 5827147

Тираж 730 Подписное

:филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4