і
ИЗМЕРЕНИЯ
I
Наиболее известным примене-
нием явления земного магнетизма
является компас, изобретенный в
Китае более
20 0 0
лет тому назад,
который начал использоваться при-
мерно в XII веке. Принцип действия
компаса основан на взаимодей-
ствии магнитного поля постоянных
магнитов компаса с горизонтальной
составляющей магнитного поля
Земли.
Простейший компас представля-
ет собой круглую коробку из немаг-
нитного материала, в центре кото-
рой располагается магнитная стрел-
ка, установленная на остром осно-
вании (например, на игле). Свобод-
но вращающаяся магнитная стрел-
ка поворачивается вокруг оси, рас-
полагаясь вдоль силовых линий маг-
нитного поля. Таким образом, стрел-
ка всегда указывает одним из кон-
цов в направлении Северного маг-
нитного полюса.
Для определения азимута ком-
пас должен находиться в строго го-
ризонтальном положении.
Точность определения направле-
ния (или азимута) простым компа-
сом составляет 3.
..5°. Точность со-
временных судовых магнитных ком-
пасов в средних широтах и при от-
сутствии качки достигает 0,3.
..0,5°.
К недостаткам магнитного ком-
паса относится необходимость вне-
сения поправки в его показания на
несовпадение магнитного и геогра-
фического меридианов(поправка на
магнитное склонение) и поправки на
девиацию (вращение Земли).
Вблизи магнитных полюсов Зем-
ли и крупных магнитных аномалий
точность показаний магнитного
компаса резко снижается, в этих
районах приходится пользоваться
навигационными приборами других
типов [
1
].
В связи с бурным развитием мик-
ромагнитоэлектроники в последнее
время широкое распространение по-
лучили т.н. электронные компасы.
Электронные компасы имеют
массу преимуществ перед традици-
онными (стрелочными). Они вибро-
и удароустойчивы, к тому же конст-
рукции современных компасов пре-
дусматривают: возможность введе-
ния местоположения пользователя,
36 | -------------------------------------------------------------
установку магнитного склонения, ав-
томатическую компенсацию при воз-
действии внешних полей, установку
маршрута и его запись, прямой ин-
терфейс с электронной системой на-
вигации и т.д.
Точность определения азимута
электронным компасом может дос-
тигать
0
,
1
°.
В таких приборах роль “магнит-
ной стрелки” выполняет преобразо-
ватель магнитного поля.
Принципы определения
направления вектора МПЗ
На практике определение направле-
ния вектора магнитного поля Земли (
И
)
сводится к измерению напряженности
двух его составляющих
Н
хи Н у(рис. 2) с
дальнейшим вычислением угла
ф
.
Угол
ф
,
в общем случае, определяет-
ся по формуле:
,
Н г
Н хзт ю
Щф = —
=
---------- --
1)
Н х
Н у .с о $ (р
Угол
ф-агс1% <р
\
Следует отметить, что значения на-
пряженности магнитного поля, опреде-
ленные преобразователем (датчиком)
МП, могут колебаться как по амплитуде
(дН), так и по постоянной составляющей
(Нуо
и
Нхс).
С учетом этого уравнение (1) прини-
мает следующий вид (2)
{см.
врезку).
Так как абсолютные значения сину-
са и косинуса угла
ф
равны при 45°, то
вычисления производят только в этой об-
ласти. Если предположить, что погреш-
ность измерения
Н
составляет 1 %, то при
угле 45 градусов получают максималь-
ное отклонение 1,1 градуса.
Р и с. 2. Разлож ение вектора м агни тного
поля З ем ли на составляю щ ие
Для достижения необходимой точ-
ности при определении направления
менее
1
% в работе [
2
] были сформули-
рованы следующие основные требова-
ния к измерительной системе, предназ-
наченной для определения вектора
МПЗ:
♦ Должны использоваться, как ми-
нимум, два датчика МПЗ. При этом их
магниточувствительные элементы рас-
полагаются перпендикулярно друг к
другу. Один датчик МП регистрирует
Нг
другой
♦ Диапазон измерений должен со-
ставлять от 20 до 100А/М (от 0,25 до 1,25
гс или от 25 до 125 мкТл).
♦ Отклонение амплитуды смещения
не должно превышать
1
% от макси-
мального значения.
Структурная схема
электронного компаса
В последние годы на отечественном рынке
появилось достаточно много моделей элек-
тронных компасов, выпускаемых зарубеж-
ными производителями. Эти модели име-
ют различные характеристики, различный
набор функций и различное конструктивное
оформление. Стоимость таких устройств со-
ставляет от 20 до 1000 USD.
В зависимости от назначения структур-
ные и электрические схемы электронных
компасов могут быть весьма разнообраз-
ными. Однако все они содержат некоторые
общие узлы и блоки. Возможный вариант
структурной схемы электронного компаса
приведен на рис. 3.
Структурная схема электронного ком-
паса содержит следующие основные узлы
и блоки:
♦ Два канала для измерения напряжен-
ности МПЗ по осям X и Y.
♦ Канал определения угла наклона уст-
ройства.
» Микропроцессор
» Блок ввода местоположения пользо-
вателя.
♦ Блок памяти.
♦ Интерфейс.'
♦ Граф ический и (или) цифровой инди-
каторы.
♦ Стабилизированный источникпита-
ния.
tдФ' =
Н
х simp +
H Y
sin<p +
HY
Н
+ А /-/)х GOSip +
Нх
АН.
Н хо
(1+
)xC O S <p+
Г І
п
(
2
)
| Радиолюбитель - 02/2006
предыдущая страница 35 Радиолюбитель 2006-02 читать онлайн следующая страница 37 Радиолюбитель 2006-02 читать онлайн Домой Выключить/включить текст