SU1666991A1

SU1666991A1 - Устройство дл определени геомагнитного пол на подвижном носителе

Info

Publication number: SU1666991A1
Application number: SU894685198A
Authority: SU
Inventors: Ратмир Григорьевич Скрынников; Юрий Анатольевич Копытенко; Евгений Николаевич Розе; Илья Глебович Золотов; Сергей Николаевич Доморацкий
Original assignee: Ленинградское отделение Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1991-07-30

Abstract

Изобретение относитс к технике магнитных измерений и преимущественно предназначено дл проведени морской магнитной съемки с борта судна-носител и излучени аномальной части геомагнитного пол в услови х помех от геомагнитных вариаций, волнени мор , качки носител , посто нных и переменных магнитных полей, создаваемых самим носителем, особенно в тех случа х, когда величина помех превышает измер емый сигнал. Цель изобретени - повышение точности измерени - достигаетс введением в известное устройство блока 10 формировани компонент тензора, блока 11 девиационных поправок, измерител 12 девиации носител , блока 13 интегральных значений компонент тензора, блока 14 коррел ционной обработки компонент тензора, блока 15 навигационных поправок, интегральной навигационной системы 16, таймера 17, блока 19 относительных линейно-угловых поправок и измерител 20 относительных линейно-угловых перемещений. Устройство также содержит измеритель компонент геомагнитного пол , состо щий из магниточувствительных преобразователей 1 - 3, измерительных блоков 4 - 6, аналого-цифровых преобразователей 7 - 9, сумматор 18 и регистрирующий прибор 21. 2 ил.

Description

О

а

СХ

ю

Ч

Изобретение относитс к магнитным измерени м и преимущественно предназначено дл проведени морской магнитной съемки с борта судна-носител и изучени аномальной части геомагнитного пол в ус- лови х помех от геомагнитных вариаций, волнени мор , качки носител , посто нных и переменных магнитных полей, создаваемых самим носителем, особенно в тех случа х , когда величина помех превышает измер емый сигнал.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени .

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - рас- положение датчиков и измерительных систем .

Устройство (фиг. 1) содержит измеритель компонент геомагнитного пол , включающий в себ магниточувствительные преобразователи 1-3 (МЧП), измерительные блоки 4-6, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 7-9, при этом выходы АЦП соединены с входом блока 10 формировани компонент тензора. К другому входу блока 10 подсоединен через общую шину выход блока 11 девиационных поправок, св занный с измерителем 12 девиации носител . Выходы блока 10 соединены с входами блока 13 интегральных значений компонент тензора и блока 14 коррел ционной обработки компонент тензора. При этом с другим входом блока 14 соединен выход блока 15 навигационных поправок, св занный с интегральной навигационной системой 16. Выходы блоков 10, 13, и 14 через общую шину, к которой подключен таймер 17, соединены с входом сумматора 18. С другим входом сумматора соединен выход блока 19 относительных линейно-уг- ловых поправок, св занный с измерителем 20 относительных линейно-угловых перемещений датчиков. Выход сумматора соединен с регистрационным прибором 21.

На фиг. 2 точки A(Mi), B(Ms), C(Me). D(M)

-вершины тетраэдра, в которых расположены магниточувствительные преобразователи; F(M4) - точка установки гировертикали и гирокомпаса (интегральной навигационной системы) и лазерного излучател ; MI, Ma, Мз

-измерительные точки, т.е. вершины измерительного треугольника; Li, U. Ly - измерительные лучи вершины В; La, Ls, Le - измерительные лучи вершины С; Lj, , LS - измерительные лучи вершины; Uo, Ln, Li2 - соедин ющие лучи измерительного треугольника; Lia. L 14 - измерительные лучи точки F.

Устройство работает следующим образом .

Установленные на подвижном носителе пространственно разнесенные по трем координатным ос м трехкомпонентные магниточувствительные преобразователи 1-3, соединенные между собой жесткими базами , измер ют геомагнитное поле по каждой компоненте в месте установки каждого датчика и преобразуют его значение в электрический сигнал, пропорциональный измер емому полю. Сигнал поступает в измерительные блоки магнитометра 4-6 и после усилени и фильтрации в них - на аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 7-9, которые представл ют этот сигнал в цифровой форме. С выходов АЦП сигналы от обоих групп трехкомпонентных преобразователей по каждой компоненте х, у, z подаютс на блок 10 формировани компонент тензора , производ щий попарное вычитание знэ- чений пол по каждой компоненте, формиру тензор, состо щий из значений дев ти градиентов геомагнитного пол по трем ос м:

Тх1-ТХ2, Txl-ТхЗ, Тх1-Тх4 ТУ1-Ту2, Ту1-Туз, Ту1-ТУ4 Tzl-TZ2. Tzi-ТгЗ, TZ1-T74

На другой вход блока 10 формировани компонент тензора подаютс сигналы девиационных поправок от блока 11 девиационных поправок, св занного с измерителем 12 девиации носител .

В общем виде св зь компонент тензора геомагнитного пол на подвижном носителе в объемно-разнесенных датчиках может быть предЈтавлена в ви/je

Tk - Ti + (bk v) Ti + Dk, где Tic - вектор геомагнитного пол в точке k, ,,

TI - вектор геомагнитного пол в точке начадьного отсчета;

Dk - вектор девиации носител ;

bkV- вектор направлени магнитной оси датчика.

Поскольку каждый измерительный датчик расположен на разном рассто нии от магнитных масс, определ ющих девиацию судна, в точке расположени каждого датчика существует сво девиационна поправка Die.

Блок 11 осуществл ет синхронную выборку компонент магнитной девиации носител и их пересчет в точку расположени каждого датчика, откуда они поступают в блок 10, где вычитаютс из сформированных значений градиентов геомагнитного пол .

Сигналы с выхода блока 10 поступают в блок 13 интегральных значений компонент тензора, который интегрирует значени компонент тензора геомагнитного пол за

В 1промежутки времени, равные нескольким периодам собственных колебаний носител .

Сигналы с выхода блока 10 параллельно поступают также в блок 14 коррел ционной обработки компонент тензора, где сигналы тензора обрабатываютс по коррел ционным признакам одновременно с сигналами от блока 15 навигационных поправок, св занного с интегральной навигационной системой 16. Блок навигационных поправок осуществл ет выборку и пересчет навигационных компонент, поступающих от интегральной навигационной системы, измер ющей углы отклонени носител по трем координатам, в значени поправок к %измерени м геомагнитного пол путем умножени навигационных компонент на величину (масштаб) земного магнитного пол в точке измерени .

Измер емые величины можно представить в следующем виде:

Т,

где В - матрица нормированных коэффициентов направлений магнитных осей датчиков имеет вид

hn , hiz , hia

Г121 , h22 . Г123 П31 . П32 , h33

Измеритель 20 относительных линейно- угловых перемещений датчиков измер ет размеры баз между датчиками и угловые направлени магнитных осей каждого датчика .

Блок 19 относительных линейно-угловых поправок пересчитывает поправки на линейно-угловые перемещени датчиков в значени пол по каждом компоненте в месте измерени , после чего они поступают на вход сумматора 18. В сумматоре эти линейно-угловые поправки алгебраически суммируютс (в зависимости от режима работы устройства) либо с измеренными значени ми компонент тензора геомагнитного пол (с внесенными поправками на девиацию) (блок 10), либо с результатами коррел ционной обработки компонент тензора ( с навигационными поправками) (блок 14).

Режим работы предлагаемого устройства определ етс услови ми эксплуатации, т.е. уровнем помех, создаваемым волнением мор и переменными магнитными пол ми , обусловленными этим волнением, а именно, в случае спокойного мор и отсутстви помех, на вход сумматора поступают сигналы с выхода блока 10, в случае малого волнени и линейных помех - с выхода блока 13, а в случае сильного волнени и по влени нелинейных помех - с выхода блока 14,

Работа всего устройства синхронизируетс таймером 20. Он определ ет моменты считывани сигналов с измерительных датчиков в градиентном режиме, формироеани из этих величин градиентов тензора, вычитани из показаний измерительных каналов девиационных поправок, моменты введени навигационных и линейно-угловых поправок.

Регистрирующий прибор 21 представл ет результаты в виде объемных графиков (три трехмерных графика на каждую область измерени ) или дев тикомпонентных таблиц на каждую область измерени .

Грехкомпонентные магчиточувствительные преобразователи Mi, Ms. Мб, My установлены в вершинах тетраэдра А, В, С, D и соединены между собой жесткими базами . В точках Mi, M2, Мз - вершинах измерительного треугольника также расположены трехкомпонентные МЧП, образующие с точками Mi, Ms, Me. M градиентометрическую систему по ос м X. Y. Z. Точка F(M) - точка установки гировертикали и гирокомпаса, задающих угловые координаты системы, т.е. направление хода судна и его вертикальное отклонение. В этой же точке расположен и лазерный излучатель, лучи которого направлены в вершины тетраэдра. Кажда измерительна точка Mi, M2, Мз св зана с другими точками трем лучами лазера, позвол ющими триангул цией определить взаимные линейно-угловые перемещени каждой пары трехкомпонентных датчиков. Лазерный источник , жестко св занный с тетраэдром, дополнительно св зан лучами с гировертикалью, что позвол ет измер ть линейно-угловые перемещени тетраэдра, как единого целого , относительно гировертикали.

Измеритель компонент геомагнитного

пол представл ет собой 6 трехкомпонентных каналов, каждый из которых состоит из МЧП, измерительных блоков магнитометров и АЦП. В качестве МЧП используютс

феррозондовые трехкомпонентные датчики .

Claims

Формула изобретени Устройство дл определени геомагнитного пол на подвижном носителе, содержащее измеритель компонент геомагнитного пол , состо щий из последовательно соединенных магниточувствительных преобразователей , измерительных блоков и

аналого-цифровых преобразователей по каждому каналу и последовательно соединенные сумматор и регистрирующий прибор , о.тличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений, в него дополнительно введены последовательно соединенные блок формировани компонент тензора геомагнитного пол , блок коррел ционной обработки компонент тензора, блок интегральных значений компонент тензора, последовательно соединенные измеритель девиации носител и блок девиационных поправок , последовательно соединенные интегральна навигационна система и блок навигационных поправок, последовательно соединенные измеритель линейно-угловых перемещений датчиков и блок относительных линейно-угловых поправок, а также таймер, при этом один из входов блока формировани

компонент тензора соединен с выходами аналого-цифровых преобразователей, другой вход - с выходом блока девиационных поправок, второй выход блока формировани компонент тензора соединен через блок интегральных значений компонент тензора с таймером, второй вход блока коррел ционной обработки компонент тензора подключен к сумматору, а третий вход - к выходу блока навигационных поправок, а выход блока относительных линейно-угловых поправок соединен с вторым входом сумматора .

Ъ

/V

Фиг. 2