Простейший магнитный компас. Погрешности, девиационный прибор. Математическая модель.

Для определения магнитного поля земли используются приборы – компасы.

При измерении курса ЛА магнитным компасом его показания отличаются от направления истинного значения в силу различных влияющих факторов.

1 – корпус – выполнен в виде котелка. Внутри корпуса находится катушка 2 в виде герметичного плавающего поплавка, на котором имеется лимб 3, который оцифрован в градусах. Внутренняя поверхность заполнена демпфирующей жидкостью – лигроином. В картушке находятся два постоянных магнита 4. Картушка имеет конический подпятник, который размещен на конической оси картушки 5. Корпус компаса жестко соединен с корпусом ЛА. Картушка плавает. Крышка 6 выполнена в виде стекла. В стекле имеется тонкая проволочка – направление курса. Мембрана 7 заполнена жидкостью для компенсации.

Существуют компасы для пилотов, которые расположены в горизонтальной плоскости. На рисунке изображен компас для штурманов.

Перемещение постоянного магнита под действием магнитного поля Земли описывается уравнением движения компаса и при наличии жидкостного демпфирования запишется в виде:

– угловое ускорение картушки;

– момент инерции картушки;

– коэффициент демпфирования;

– угловая скорость картушки;

– вращающий момент, действующий на картушку .

Погрешности магнитных компасов:

1) наличие сил трения в опорах;

2) увлечение картушки вращающейся жидкостью;

3) погрешность, связанная с воздействием ускорения на стрелку;

4) погрешность от положения ЛА (в северном или южном полушарии).

5) погрешность, обусловленная девиацией – наличие ферромагнитных материалов на ЛА, высокая коэрцитивная сила, материалы с малой остаточной намагничиваемостью (высокоуглеродистые стали и их намагничивание).

Различают полукруговую и четвертную девиации.

42. Индукционный датчик магнитного курса. Особенности конструкции. Анализ источников погрешностей. Датчики магнитного курса с использованием эффекта Холла.

Датчик индукционного компаса включает чувствительный элемент, платформу, поплавок, карданов подвес и девиационный прибор. Внутренняя полость датчика заполнена жидкостью (75% лигроина и 25% масла МВП).

Основным компонентом индукционного компаса является чувствительный элемент из 2-х прямоугольных пластин из пермолоя с обмотками. На каждый стержень наносится первичная обмотка, соединенная встречно. Стержни соединены вплотную.

При пропускании потока первичная обмотка индуцирует магнитное поле, которое имеет удвоенную частоту. Вследствие равенства магнитных потоков в стержнях U₂ = 0. При определенном положении сердечника относительно магнитного меридиана U₂ = 0.

Магнитные сердечники жестко связаны с корпусом ЛА. При изменении положения ЛА относительно плюса изменяется намагничивание сердечника магнитным полем земли. При этом во вторичной обмотке возникает ЭДС, промодулированное удвоенной частотой питания.

На практике магнитоиндукционные датчики выполняются в виде 3-х стержней, соединенных отдельным образом, обычно под углом 120 градусов.

Обмотки соединяют по схеме треугольника.

В качестве измерительной схемы используют сельсин, указатель и соответствующий преобразователь.

Ротор выполнен в виде обмотки.

Сельсин имеет ротор, выполненный в виде обмотки. Выходной сигнал ИД подается на статорные обмотки сельсина.

Принципиальная схема индукционного компаса:

1 – чувствительный элемент; 2 – статор сельсина; 3 – ротор сельсина; 4 – усилитель; 5 – двигатель.

При изменении положения изменяются токи и, в зависимости от протекания токов в статорной обмотке, происходит изменение углового положения ротора. Изменение угла определяют углом поворота ротора сельсина. Сигнал с ротора, через усилители, подается на двигатель. С двигателя, через систему редуцирования, сигнал подается на указатель, величина которого определяется изменением меридиана (система астатического уравновешивания). Через двигатель и редуктор, ротор возвращается в обратное положение.

Магнитно-индукционные датчики монтируются с ГМК и используются с ДГМК.

Погрешности индукционного компаса при нормальных условиях не превышают ±1,5°.

Индукционному компасу присущи те же погрешности, что и магнитному:

1) наличие сил трения в опорах;

2) погрешность, связанная с воздействием ускорения на стрелку;

3) погрешность от положения ЛА (в северном или южном полушарии).

4) погрешность, обусловленная девиацией – наличие ферромагнитных материалов на ЛА, высокая коэрцитивная сила, материалы с малой остаточной намагничиваемостью (высокоуглеродистые стали и их намагничивание).

Различают полукруговую и четвертную девиации.

Для устранения девиации используются антидевиационные устройства.

Для устранения полукруговой девиации применяют девиационный прибор, по устройству подобный девиационному прибору недистанционного магнитного компаса.