Магнітоелектричний спосіб вимірювання швидкості руху об’єкта

Магнитоэлектрический способ изменения скорости движения объекта, заключающийся в том, что измеряют выходной сигнал датчика и по нему судят о скорости движения объекта, отличающийся тем, что датчик устанавливают на объекте, а в качестве датчика используют постоянный магнит с обмоткой, вращают его вокруг оси, перпен дикулярной направлению движения объекта, и скорость V движения объекта, определяют по формуле c E V= k× × , 2 p × n × N× S × H где с - скорость света в вакууме, N - количество витков в обмотке постоянного магнита, n - угловая скорость вращения магнита, S - площадь контура одного витка обмотки магнита, Η - напряженность поля постоянного магнита, E - напряжение на концах обмотки магнита, k - поправочный коэффициент. Зоя (13) 40603 (11) UA рения скорости [2], по кото рому на летящем самолете устанавливают два приемных устройства, принимающи х сигналы от излучателя с Земли, а скорость самолета определяют как величину, обратно пропорциональную временной задеpжке между сигналами от этих двух приемных устройств. Таким образом, по выходному сигналу датчиков (приемных устройств) судят о скорости движения объектов. Устройство для реализации способа содержит два аналого-цифровых преобразователя, которые выдают цифровые сигналы, соответствующие электрическим сигналам от приемных устройств. Эти цифровые сигналы запоминаются двумя сдвиговыми регистрами. Из-за временной задержки сигнал в одном из регистров будет опережающим, а в другом – запаздывающим. Устройство содержит также циркулятор, который обеспечивает циркуляцию запаздывающи х сигналов в соответствующем регистре для дости жения их корреляции с опережающи ми сигналами. С регистрами соединен коррелятор, который регистрируют момент достижения корреляции и останавливает циркулятор. Измеряя величину циркуляции, определяют временную задержку. Недостатком этого способа является то, что источник и приемник сигналов разнесены в пространстве: источник излучения нахо дится в непод (19) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для независимого от внешней среды измерения скорости объектов, дви жущи хся с большой скоростью: самолетов, космических ракет и т.д. без опасности их демаскировки и с высокой степенью достоверности измерения. Известен способ бесконтактного измерения скорости объекта [1], заключающийся в том, что для контроля скорости движуще гося объекта применяют магнитные датчики и по выходному сигналу да тчиков судят о скорости движения объекта. Один из магнитных датчиков установлен в точке, где при остановке объекта переменное магнитное поле имеет максимум, другой магнитный датчик установлен в точке, где при остановке объекта переменное магнитное поле равно нулю. Вычислительный блок рассчитывает отношение сигналов, ге нерируемых обоими магнитными датчиками при движении объекта, исхо дя из которого определяют скорость движения объекта. Недостатком этого способа является узкая область применения – измерение угловой скорости вращающи хся тел и низкая достоверность измерения вследствие невозможности точной установки магнитных датчиков в точке максимального и минимального значений магнитного поля. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изме C2 _______________________ 40603 вижной системе отсчета, а приемники – на движущемся объекте, что является источником демаскировки объекта, т.е. такое измерение скорости не является независимым. В основу изобретения поставлена задача обеспечить маскировку объекта путем независимого от внешней среды измерения его скорости. Сущность изобрете ния состоит в том, что по магнитоэлектрическому способу измерения скорости движения объекта, заключающемуся в том, что измеряют выходной сигнал датчика и по нему судят о скорости дви жения объекта, на объекте устанавливают датчик, в качестве датчика используют постоянный магнит с обмоткой, вращают его вокруг оси, перпендикулярной направлению движения объекта, и скорость V дви жения объекта определяют по формуле: Магнит 1 с обмоткой 2, уста новленный на движущемся объекте, вра щают вокруг оси, перпендикулярной направлению движения объекта и прохо дящей через середину постоянного магнита 1 со скоростью n оборотов в секунду. Вследствие этого вихревое электромагнитное поле будет изменяться от максимального значения до нуля n раз в минуту по sin-ому закону. Изменение электромагнитного поля во времени приведет к появлению э.д.с. индукции в обмотке 2 магнита 1, которая может быть усилена уси лите лем напряжения и измерена: d( DH) ei = × S, dt где DН – прираще ние напряженности магнитного поля, S – площадь контура одного витка обмотки магнита 1. c E V =k × × , 2 p × n × N× S × H где с – скорость света в вакууме; N – количество витков в обмотке постоянного магнита, n – угловая скорость враще ния магнита, S – площадь контура одного витка обмотки магнита, H – напряженность поля постоянного магнита, Е – напряжение на концах обмотки магнита, k – поправочный коэффи циент. Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема устройства, реализующе го предлагаемый магнитоэлектрический способ измерения скорости дви жения объекта. На объекте, например самолетe, космической ракете, дви жущемся со скоростью V устанавливают датчик измерения скорости движения, в качестве которого используют постоянный магнит 1, напряженность магнитного поля которого равна Н. На магнит наматывают обмотку 2 с количеством витков – N. Способ осуществляют следующим образом. При движении объекта по скоростью V возникает вихревое электромагнитное поле, прираще ние напряженности которого зависит от скорости: d ×( × H) S × H dV2 S × H dV × = 2× V × 2 × , dt dt C2 C 1 dV=V=0=V dt= 2p n где n – количество оборотов магнита 1 в секунду, его угловая скорость враще ния. Тогда получим э.д.с. индукции для одного витка: ei = c2 dt ×S = ei = 2 × V 2 × S × H × 2p × n C2 Для N витков напряжение на концах обмотки постоянного магнита 1 будет равно: E=ei×N=p×n×N×S×H× V2 – его измеряют вольтC2 метром (на чертеже не показан) Откуда скорость движения объекта определяют по формуле: C E , 2 p ×n ×N×S ×H где с – скорость света в вакууме, N – количество витков в обмотке постоянного магнита, n – угловая скорость враще ния магнита, S – площадь контура одного витка обмотки магнита, Н – напряженность поля постоянного магнита, Е – напряжение на концах обмотки магнита, k – поправочный коэффи циент. V =k× V2 ×Н×sin a o C2 где V – измеряемая скорость движения объекта, с – скорость света в ва кууме, a o – угол между направлением и осью магнита, Н – напряженность магнитного поля. При положении оси магнита перпендикулярно направлению движения его по инерции угол a равен 90о и sin 90o =1, в результате чего приращение электромагнитного поля будет максимальной величины: При параллельном расположении магниту угол равен нулю, sin0 = 0 и прираще ние напряженности будет DН = 0. DH = V2 Предлагаемый способ дает высокую достоверность измерения и может быть применен для незави симого от внешней среды измерения скорости различных объектов, дви жущихся с большими скоростями, самолетов, космических ракет и т.д., без опасности и х де маскировки. 2 40603 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 3 40603 4