專利名稱：漏磁式速度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于速度直接自動測量裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中速度測量方法有(1)接觸式如汽車輪子和地面的接觸，輪船和水面的接觸、飛機(jī)和空氣的接觸。(2)發(fā)射接收式如飛機(jī)接收它發(fā)射的雷達(dá)波在地面上的反射波的頻率變化來計算飛機(jī)的速度，輪船接收它發(fā)射的超聲波在海底上的反射波的頻率變化來計算輪船的速度。(3)坐標(biāo)定位式如飛機(jī)、輪船、汽車?yán)玫孛嬲净蛐l(wèi)星定位的變化來測量速度。(4)角加速度累積式利用平臺陀螺儀或壓電射流速率傳感器、光陀螺對三維角加速度的時間積分效應(yīng)來計算速度。
以上技術(shù)可參見如下材料《航空概論》史超禮國防工業(yè)出版社1978年7月；《航海技術(shù)》山東省水產(chǎn)學(xué)校主編農(nóng)業(yè)出版社1980年9月；《汽車構(gòu)造》吉林工大汽車教研組人民交通出版社1976年4月；《傳感器應(yīng)用及其電路精選》張福學(xué)電子工業(yè)出版社1992年6月。它們的不足之處在于(1)接觸式雖然結(jié)構(gòu)最簡單，但易受外界的影響，如汽車輪子的開關(guān)、地面打滑的影響，如水速的影響，如氣流速度的影響等。(2)發(fā)射接收式雖然準(zhǔn)確，但受發(fā)射姿態(tài)和地表形狀的影響較大。而且雷達(dá)的發(fā)射需要大功率。超聲波的發(fā)射和接收受水深的影響，靈敏度較差。(3)坐標(biāo)定位式雖然定位準(zhǔn)確，但瞬時速度無法測。一般先要知道自己所處位置和相對于衛(wèi)星的方位，將來全球有了幾十個同步衛(wèi)星后才可直接測量瞬時速度，但是要計算機(jī)計算，成本高。(4)角加速度累積式雖然結(jié)構(gòu)精巧，但是它象船上方位陀螺那樣永久不關(guān)，或者給出初始狀態(tài)，而且要計算機(jī)計算，成本高。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，測量時不受外界影響，因而測量精度高、通用性強(qiáng)的速度測量儀。
本發(fā)明設(shè)計的速度測量儀，不同于現(xiàn)有4種測量方式，它采用了一種新的測量方式—漏磁式測量，可在運動物體內(nèi)部正確測量其運動速度。
下面就漏磁式速度計的結(jié)構(gòu)、測速原理、本測速儀與現(xiàn)存測速儀的性能比較等方面加以說明。
本發(fā)明的速度儀由如下幾個部分組成變壓器、自感線圈、磁波柵網(wǎng)、磁波阻尼體、漏磁易泄區(qū)、多級屏蔽殼、電路板和其上控制電路以及外殼和面板。圖1為其結(jié)構(gòu)及電路框圖。本發(fā)明中，由線圈i和矽鋼片j構(gòu)成的變壓器被緊緊包圍在一級屏蔽殼F1內(nèi)，變壓器的線圈i一頭對準(zhǔn)漏磁易泄區(qū)D，另一頭對準(zhǔn)磁波柵網(wǎng)B和自感線圈A；磁波柵網(wǎng)B處于一級屏蔽殼F1和自感線圈A之間的中心位置，磁波阻尼體C填充于變壓器及磁波柵網(wǎng)的周圍空間，二級屏蔽殼F2為一個封閉體，將變壓器、磁波柵網(wǎng)B、磁阻尼體C、自感線圈A、電路板E等封閉在內(nèi)；緊貼二級屏蔽殼F2的外側(cè)為消耗層G，緊貼消耗層G的外側(cè)為三級屏蔽殼F3，但上面一側(cè)不封閉，構(gòu)成漏磁易泄區(qū)D。這里的屏蔽殼F1、F2、F3可用金屬材料制作，消耗層G可采用木質(zhì)材料，磁阻尼體C可采用海綿。磁波柵網(wǎng)B由40～60層的細(xì)銅絲網(wǎng)組成。插鍵H固定在電路板E上面。
上述結(jié)構(gòu)中各部分的功能如下，變壓器的矽鋼片j和線圈i是用來產(chǎn)生主漏磁波的源，一級層蔽殼F1起到阻止和削弱這種主漏磁波的作用，同時它本身產(chǎn)生渦流后又把雜亂無章的次漏磁波發(fā)射到一級屏蔽殼F1的外部。二級屏蔽殼F2是進(jìn)一步阻止、削弱主漏磁波和次漏磁波的逸出，同時它又產(chǎn)生新的渦流并激發(fā)出新的次漏磁波。三級屏蔽殼F3是基本上阻止了主漏磁波和次漏磁波逃逸外部的可能性。消耗層G是把在二級屏蔽殼F2和三級屏蔽殼F3之間來回反射的主漏磁波和次漏磁波的能量消耗掉。磁波阻尼體C是把主漏磁波和次漏磁波在千萬個小孔里充分反射和混和，最后形成了具有獨立性質(zhì)和較大漏磁能的波包。磁波柵網(wǎng)B除了會產(chǎn)生渦流并激發(fā)次漏磁波外，又起到了阻止進(jìn)入自感線圈A的主漏磁波的變化，從而使自感線圈A有一個穩(wěn)定的信號。一級屏蔽殼F1的渦流和磁波阻尼體C的波包相互制約，而變壓器的矽鋼片j和線圈i的主漏磁波的多少和一級屏蔽殼F1的渦流又相互制約，顯而易見這種制約關(guān)系最終影響到自感線圈A所收集到漏磁能的大小。漏磁易泄區(qū)D是為了在系統(tǒng)運動時給波包有一個泄漏阻力較小的通道方向。
圖1的方框圖中虛線內(nèi)的功能塊表示包含在電路板E內(nèi)，虛線外的功能塊表示連接到外部控制面板上。箭頭方向反映了功能塊之間的聯(lián)系。功放器20的輸出進(jìn)入到變壓器，變壓器的輸出一路接到檢幅器23，一路接到功耗電阻2上。漏磁信號由自感線圈A進(jìn)入共模放大器21，最后由比例顯示器顯示。
本發(fā)明的電子線路由以下部分電路連結(jié)組成電路正電源1、比例顯示器2、顯示用電源3、外接正穩(wěn)壓源4、限幅器5、跟隨器6、外接負(fù)穩(wěn)壓源7、文氏振蕩器8、檢幅R—C電路9、干電電平補(bǔ)償器10、電路負(fù)電源11、檢幅穩(wěn)幅器12、功率放大器13、功放管用散熱器14、調(diào)幅控制15、調(diào)幅器16、調(diào)零器17、調(diào)零控制18、散熱溫度反饋器19、功率放大器20、共模放大器21、振動器22、檢幅器23、功耗電阻24。其元件圖由圖2～圖5給出，它們依次為整圖的左上、右上、左下、右下部分，與圖1中的功能塊對照如下
元件圖中電阻1R1～1R4、電容1C1～1C2、電位器1W1和運算放大器μA741電路連結(jié)構(gòu)成文氏振盈器8；電阻2R1～2R8、電容2C1—2C2、電位器2W1、場效應(yīng)管2BG1、三極管2BG2電路連結(jié)構(gòu)成限幅器5；園橋3Z1，電容3C1、穩(wěn)壓管3D1—3D2電路連結(jié)構(gòu)成檢幅穩(wěn)幅器12；電阻4R1～4R5、電容4C1—4C2、電位器4W1和運算放大器μA741電路連結(jié)構(gòu)成調(diào)幅器16；而其中電位器4W1的作用對應(yīng)于調(diào)節(jié)幅度控制15；電阻5R1—5R2、二極管5D1—5D2、大功率三極管5BG1—5BG4電路連結(jié)構(gòu)成功放器20；大功率電阻5R3—5R6電路連接構(gòu)成變壓器的輸出功耗電阻24；熱敏電阻5Rt為散熱器上的反饋電阻19，園橋6Z1、電容6C1、電位器6W1、電阻6R1和電流表6CA1電路連結(jié)構(gòu)成檢幅器23；電阻OR1—OR2、電容OC1～OC4、二極管OD1～OD2和集成穩(wěn)壓器7815、7915電路連接構(gòu)成+15V、-15V的穩(wěn)壓電源1和穩(wěn)壓電源11；電阻7R1～7R3、電容7C1～7C2和運算放大器LF356電路連結(jié)構(gòu)成共模放大器21；電阻8R1～8R3、電容8C1～8C3、電位器8W1、熱敏電阻8Rt和運算放大器μA741電路連結(jié)構(gòu)成調(diào)零器17；而電位器8W1起到了調(diào)零作用，對應(yīng)于功能塊18；電阻9R1～9R2、二極管2D1—2D2、大功率三極管9BG1～9BG2電路連結(jié)構(gòu)成功放器13，電阻10R1～10R5、電容10C1～10C2、園橋1021和繼電器10J1電路連結(jié)構(gòu)成檢幅R—C電路9，和繼電器10J1相連的干電池135V起到了吊電平的作用，對應(yīng)于功能塊10；電阻11R1—11R2、電容11C1、穩(wěn)壓管12D1—12D2和電壓表12V1電路連結(jié)構(gòu)成跟隨器6；電阻12R2—12R3、二極管12D3—12D4、電流表12A1、數(shù)字電壓表12N1和電位器12W1、插口12Q1電路連結(jié)構(gòu)成比例顯示器2；電阻13R1—13R3、電容13C1—13C2和基電路555電路連結(jié)構(gòu)成振動器22；還有外接+24V電源4，外接-24V電源7，外接+5V電源3。
對本發(fā)明的電路原理說明如下(1)文氐振蕩器8用μA741放大器作正弦波振蕩器，其中有二個反饋通路，1R1、1C1和1R2、1C2構(gòu)成正反饋網(wǎng)絡(luò)，1R3和1R4構(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)滿足振蕩條件有f0＝1/(2πRC)(當(dāng)1R1＝1R2 1C1＝1C2時)R4/(R3＋R4)＝1/3本設(shè)計中1R4/(1R3＋1R4)＝20/47＞1/3，而電位器1W1的調(diào)節(jié)起到控制振蕩幅度的作用，本設(shè)計中f0＝1/(2π×30×103×0.01×10-6)＝530Hz(2)限幅器5用2BG1的導(dǎo)通程度來控制對1R4的并聯(lián)情況、穩(wěn)定正弦波的振蕩幅度。振蕩幅度通過2C2、2R8在電位器2W1的中心點作用到2BG2的基極。當(dāng)幅度大小沒能使2BG2的基極導(dǎo)通，這時2BG1的柵極電位由2R2定位在零電位上，這時它已導(dǎo)通使2R1并聯(lián)到1R4上，使1R4變小，負(fù)反饋也變小，就使振蕩幅度加強(qiáng)。當(dāng)振蕩幅度大到一定程度就能使2BG2的基極導(dǎo)通，這時2BG1的柵極通過2BG2、2R7、2R4作用在2R5、2R6的分壓點上(-7.5V)，使得2BG1截止，對1R4的并聯(lián)作用為零，這時負(fù)反饋通路加強(qiáng)，振蕩幅度就減少。電位器2W1中心點調(diào)節(jié)起到控制和穩(wěn)定振蕩幅度的作用。2C1、2R2對2BG1的充放電起了緩沖作用。
(3)檢幅穩(wěn)壓器12文氐振蕩器的輸出負(fù)載為橋式整流器，并通過3C1的濾波使兩只并聯(lián)穩(wěn)壓管DW231一起反向擊穿(約直流6V)。這時使文氐振蕩器的輸出幅度比起不接負(fù)載降低許多，并被牢牢地箝位到交流6V左右。
(4)調(diào)幅器16文氐振蕩器的輸出通過4R1、4R2的分壓后輸入到μA741的同向端3，這時放大倍數(shù)等于1＋〔(C4R5＋4W1)/4R3〕，幅度調(diào)節(jié)由電位器4W1控制。
(5)功放器20把功放的正半周和負(fù)半周分別送到功放管5BG1、5BG2和5BG3、5BG4二路，就能使功放管的熱耗能減少一半，降底了熱漂移。同時將固定在散熱器上的熱敏電阻5Rt(溫度高、熱敏電阻小)接入彎壓器的輸入回路形成補(bǔ)償。由于5R1和5R2遠(yuǎn)大于5BG1和5BG3的輸入阻抗，使得溫漂也不會影響它們的注入電流。這里5BG1、5BG2構(gòu)成正半周的跟隨器，5BG3、5BG4構(gòu)成負(fù)半周的跟隨器。5D1、5D2用來補(bǔ)償跟隨器的導(dǎo)通電壓的損失。
(6)檢幅器23變壓器的檢幅級Tc接到6Z1的橋式整流器上，由6C1濾波，由6W1分壓后經(jīng)6R1給6CA1表示。
(7)共模放大器21LF356放大器輸入級由二只場效應(yīng)管共模輸入，它的輸入阻抗比μA741大得多。適合于作為自感線圈A的輸入級。自感線圈A一端接地，一端通過電容7C1進(jìn)入LF356的同向端3。共模放大器的放大倍數(shù)等于1＋〔7R3/7R1〕(8)調(diào)幅器17共模放大器的輸出通過7C2進(jìn)入μA741的同向端3，這時放大倍數(shù)等于1＋〔(8R3＋8W1)/8R1〕，幅度調(diào)節(jié)由電位器8W1控制。
(9)功放器139BG1作正半周跟隨，9BG2作負(fù)半周跟隨。
(10)檢幅R—C電路9變壓器的輸出級Tp經(jīng)1021橋式整流器，又經(jīng)10C1、10R1、10C2濾波。這里要求對于自感線圈A在靜止?fàn)顟B(tài)下能得到135V的直流電位。這里時間常數(shù)由10C2和10R2的積決定，約1秒。當(dāng)K2按下，K2的1、3相通，6、8相通，繼電器10J1的線圈L2通，10J1的導(dǎo)通就使得-135V的電壓接上了；繼續(xù)按下K3，K3的1、3相通，6、8相通，使干電135V進(jìn)入了整流系統(tǒng)，使K3的電位下降了-135V，然后通過11R1將進(jìn)入跟隨器6。
(11)跟隨器6K3的直流電平經(jīng)11R1進(jìn)入跟隨器μA741的3腳，跟隨器的放大倍數(shù)等于1，跟隨器的輸出電壓的波動經(jīng)11R2和11C1的平滑，并由12V1的電壓表顯示。
(2)比例顯示器2當(dāng)按下K4，K4的6、8相通，跟隨器的輸出經(jīng)12R3和電位器12W1進(jìn)入三位半數(shù)字顯示板UP5135，因為12CA1電流表的電阻約為2.5K加上12R2的2K，共計約4.5K。分壓比等于〔12R2＋12CA1的內(nèi)阻〕/〔12R3＋12W1＋12R2＋12CA1內(nèi)阻〕＝4.5K/304K＝1/67.5。(設(shè)12W1和12R3的電阻值的和等于300K。)使UP5135的滿量程200mv就相當(dāng)于跟隨器的飽和輸出13.5V，這時12CA1電流表的電流為13.5V/304K＝45μA。1μA即表示相當(dāng)于跟隨器上有輸出0.3V。為了使跟隨器輸入電壓不超過13.5V，用了12D1、12D2兩只DW231，當(dāng)超過13.5V時它們開始導(dǎo)通。12D3和12D4用來保護(hù)UP5135(12N1)的。
一般設(shè)計漏磁式速度計的最大量程時，在自感線圈中收集的漏磁通量的增加量為原來量的1/10，故在靜止?fàn)顟B(tài)時在10C2上所得的直流電壓為+135V，當(dāng)干電-135V進(jìn)入系統(tǒng)，這時跟隨器6的輸出為零。而在速度達(dá)到最大量程時，在10C2的電壓由135V增加到148.5V，同時使跟隨器6的輸出達(dá)到13.5V，這時12C1上顯示出45μA，12N1上顯示出200mv。如果要反映更大的運動速度只須對電路形式作一些修改，即降底在檢幅R—C電路9中所設(shè)定的135V的直流電壓，同時相應(yīng)降底干電池的電壓，這時最大增加量可以超過原來量的1/10。
(13)振動器22振動器是由555電路3腳通過13R3進(jìn)入到變壓器③的Tω，使得功放器20的輸出電壓帶有每秒4次的短促晃動，由示波器觀察其晃動幅度約占總的幅度的1/15～1/20。
振動電路的目的是當(dāng)漏磁式速度計突然停止時，使留在磁波阻尼體內(nèi)多余的漏磁能通過振動排出到三級屏蔽殼F3外，使調(diào)零狀態(tài)很快復(fù)原。
本發(fā)明原測速原理如下如圖1所示，變壓器的漏磁主要由矽鋼片j上漏出，其次在線圈組i上漏出。設(shè)計中要求輸入線圈的能量大部分轉(zhuǎn)變成輸出線圈負(fù)擔(dān)的功耗電阻上的熱能，極小一部分以漏磁形式消耗在周圍空間，還有一部分轉(zhuǎn)成矽鋼片j和線圈組i上的熱能。
當(dāng)漏磁磁力線穿過第一層屏蔽殼F1時，在F1上會產(chǎn)生渦流。渦流能量的一部分轉(zhuǎn)變成屏蔽殼的熱能，另一部分又向周圍發(fā)射新的電磁波。漏磁磁力線穿出F1后，其中一部分又穿進(jìn)磁波柵網(wǎng)B，由50～60層細(xì)銅網(wǎng)組成的柵網(wǎng)通過幔反射和渦流兩種方式對漏磁磁力線有一定的阻尼作用，它有會反抗穿過磁波柵網(wǎng)B的漏磁磁力線變大或變小的趨勢。漏磁磁力的其余部分受到了由壓縮海綿或軟纖維布組成的磁波阻尼體C的幔反射，使得磁力線一旦穿進(jìn)磁波阻尼體C就在億萬個小孔里反射來反射去，達(dá)到了一個目的即在磁波阻尼體C內(nèi)部蘊藏了較多的磁能。
當(dāng)漏磁磁力線穿過磁波阻尼體C到達(dá)第二層屏蔽殼F2上，一部分被反射回磁波阻尼體，另一部分穿過F2，在F2上產(chǎn)生新的渦流，渦流能量的一部分轉(zhuǎn)變成F2的熱能，另一部分又發(fā)射出更弱的電磁波。而發(fā)射的一部分又回到了磁波阻尼體C。
穿出第二層屏蔽殼F2的漏磁磁力線立即遇到厚達(dá)1公分多的消耗層G的阻擋。穿出消耗層G的漏磁磁力線已變得相當(dāng)弱，當(dāng)它射到第三層屏蔽殼F3上時大部分被反射回消耗層G，接著又被F2反射……，反射來反射去就把能量消耗在G、F2、F3、上。這樣使得穿出第三層屏蔽殼F3的漏磁的磁能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在磁波阻尼體C內(nèi)所蘊藏的漏磁能量。
在漏磁排泄區(qū)D，一般只有第二層屏蔽殼和消耗層G，它沒有第三層屏蔽殼F3，使得在D區(qū)域形成了漏磁易泄區(qū)。
自感線圈A緊貼第二層屏蔽殼F2的內(nèi)側(cè)，其面積比磁波柵網(wǎng)B略大，它的外部有消耗層G和第三層屏蔽殼F3，漏磁磁力線相對穿過自感線圈的可能性比其他有第三層屏蔽殼的位置要大，因為它還正對著變壓器的矽鋼片j和線圈i的法向。但是凡穿出自感線圈的漏磁磁力線都受到磁波柵網(wǎng)B的制約。
綜上所述，在整個系統(tǒng)內(nèi)蘊藏著漏磁的內(nèi)能，由于它是由多方面產(chǎn)生的，就可以把它看成為一個波包，它在不同的區(qū)域有強(qiáng)有弱的分布，但總體上它有獨立性。
研究表明，波包的漏磁能和變壓器的磁能處于一種動態(tài)平衡中，當(dāng)波包蘊藏的漏磁能大時，變壓器的矽鋼片j、線圈i要把磁能漏出去就遇到了較大的磁阻；反之，當(dāng)波包蘊藏的漏磁能小時，變壓器的矽鋼片j線圈i要把磁能漏出去就遇到了較小的磁阻；因為變壓器所蘊藏的磁能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波包所蘊藏的漏磁能，所以把漏磁能補(bǔ)充到波包中去時對變壓器輸出功率的影響很小很小，為此一般把變壓器的輸入、輸出電壓可以控制為一個常數(shù)。
由多普勒效應(yīng)知道發(fā)射者和接收者的運動不會影響傳播的原來狀態(tài)。在本系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)射者是變壓器矽鋼片j、線圈i、第一層屏蔽殼F1上的渦流、磁波柵網(wǎng)B的渦流和反射、第二層屏蔽殼F2上的渦流和反射、磁波阻尼體C的幔反射，接收者是自感線圈A。當(dāng)系統(tǒng)靜止時，這一團(tuán)波包盡管從它內(nèi)部來看是一團(tuán)雜亂無章的漏磁波以光速在磁波阻尼體C內(nèi)反射來反射去，但是從總體看它相對于發(fā)射者和接收者是靜止的。當(dāng)系統(tǒng)運動時，這個波包會反抗系統(tǒng)的運動，并通過漏磁易泄區(qū)D或其他方面逸出系統(tǒng)外，力求達(dá)到波包本身的要求—回到它原來所處的地球位置上。
根據(jù)波包這一個趨向可以得出當(dāng)圖2的系統(tǒng)向前運動時，波包中一部分的漏磁能通過磁波柵網(wǎng)B、自感線圈A、第二層屏蔽殼F2、消耗層G、第三層屏蔽殼F3而排出到自感線圈A的后側(cè)，當(dāng)系統(tǒng)向后運動時，波包中一部分的漏磁能會通過漏磁易泄區(qū)D即穿過第二層屏蔽殼F2、消耗層G而直接漏出去；當(dāng)系統(tǒng)向左運動時，波包中一部分的漏磁能會通過第二層屏蔽殼F2、消耗層G、第三層屏蔽殼F3排出到系統(tǒng)右邊去；當(dāng)系統(tǒng)向右運動時，波包中一部分的漏磁能會通過第二層屏蔽殼F2、消耗層G、第三層屏蔽殼F3排出到系統(tǒng)左邊去。依次類推，當(dāng)系統(tǒng)向任意方向運動時，波包中一部分漏磁能會向系統(tǒng)運動的反方向排出去。但是在不同方向上漏磁的逸出阻力不同，所以實際漏出的數(shù)量也不全相同。
為了使漏磁磁力線穿不出第三層屏蔽殼F3，變壓器的功率一般小于1瓦，而變壓器本身的額定功率為50瓦到100瓦，使變壓器處在超低負(fù)載狀態(tài)和矽鋼片j的無振動狀態(tài)。
變壓器中蘊藏的磁能一般遠(yuǎn)大于磁波阻尼體C中所蘊藏的漏磁能，更遠(yuǎn)大于自感線圈中所蘊藏的漏磁磁能。
本測速儀與現(xiàn)存測速儀的性能比較，分成三種情況(1)汽車測速。汽車測速的車速表將車軸的轉(zhuǎn)動通過軟管來帶動車速表的永久磁鐵轉(zhuǎn)動，永久磁鐵上方的指針活動盤產(chǎn)生了渦流，渦流和永久磁鐵的作用使指針活動盤扭動游絲彈簧并使指針轉(zhuǎn)動一定的角度，車速表最后結(jié)果是力學(xué)量，不宜數(shù)字化，車速慢時指針不穩(wěn)，精度也不高。若使用漏磁式速度計，結(jié)果是電學(xué)量，容易數(shù)字化，可同時在車廂車后顯示，精度比車速表高一至二位。
(2)船只測速。船只測速可用聲納速度計，風(fēng)速速度計，它們易受外界干擾，若用衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)導(dǎo)航、奧卡表，使用復(fù)雜，且需計算機(jī)。若使用漏磁式速度計，測速精度提示了一至二位，靈敏度提高到0.2米/秒，成本降底，它在船的房間里用，蓄電、于電、市電都可用。
(3)飛機(jī)測速。飛機(jī)測速可用空速計、雷達(dá)、陀螺等方法，空速計需糾正。其他方法精度也不高。若用漏磁式速度計，只要把變壓器的頻率加快，波包長度加長，就能適應(yīng)于測高速運動，可以得到很高精度的電學(xué)量，它比空速計的精度可以高一至二位，成本大大降低。如果使用三個漏磁式速度計，分別測定三個不同方向的速度，可以進(jìn)一步對飛行姿態(tài)作分析。
此外，漏磁式速度計適宜于其他移動物體的測速。
實施例關(guān)于變壓器的繞制變壓器①Ta(正半周輸入)Tb(負(fù)半周輸入)Tc(檢幅輸出)Th(升壓輸出)＝160圈(φ0.03mm)160圈(Φ0.30mm)400圈(Φ0.20mm)14400圈(Φ0.11mm)在工作時Va＝4V(半周)Vb＝4V(半周)Vc＝7V(全周)Vh＝250V(全周)變壓器②Tm(正半周輸入)Tn(負(fù)半周輸入)Tp(升壓輸出)＝130圈130圈1500圈Rm(Tm內(nèi)阻)Rn(Tn內(nèi)阻)Rp(Tp內(nèi)阻)＝41Ω46Ω400Ω變壓器③TE(輸入)TF(輸出)Tw(振動輸入)＝350圈960圈10圈RE(TE內(nèi)阻)Rw(TF內(nèi)阻)Rw(TU內(nèi)阻)＝120Ω260Ω30Ω變壓器④Tu(輸入)Tv(輸出)＝300圈1100圈，Ru(Tu內(nèi)阻)Rv(Tv內(nèi)阻)＝95Ω300Ω。
圈數(shù)誤差范圍為1％。變壓器②、③、④線圈線徑為Φ0.11mm。
變壓器②、③、④的矽鋼片尺寸和線圈骨架截面尺寸如圖6(a)和圖6(b)，矽鋼片的底寬a6為34mm，側(cè)邊寬b6為5mm，中間凸起寬d6為8mm，側(cè)高e6為25mm，線圈骨架的長h6為30mm，寬i6為22mm，內(nèi)芯長j6為11mm，內(nèi)寬k6為8.1mm。誤差范圍為1％。
本發(fā)明的硬件部分的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計如下分三個部分說明，第一部分是變壓器、一級屏蔽殼F1、磁波柵網(wǎng)B、自感線圈A的結(jié)構(gòu)，第二部分是外觀概貌，第三部分是電路板E的引線。
(1)變壓器①的矽鋼片j是普通型的，形狀如圖7，它由兩個“山”形拼成，目的是加長磁通量在矽鋼片中的流動長度。具體尺寸如下半長度a1為57.0mm，邊厚度b1為14.0mm，中間原度e1為27.0mm，寬度j1為85.00mm，其誤差范圍允許1％。
變壓器的雙線圈i的框架由絕緣板粘成，形狀如圖8，其中高a2為85.0mm，內(nèi)壁寬b2為28.0mm，內(nèi)壁長c2為35.0mm，邊寬e2為13.8mm，邊長d2為14.0mm，邊厚f2為2.0～1.5mm。其誤差范圍允許1％。
在圖3中變壓器①的Ta、Tb、Tc、Th就是繞在這個骨架上，它們都是一半在一組線圈組上，另一半在另一組線圈組上，且頭尾相連。
線圈i、矽鋼片j的壓緊框由原3mm±0.1mm的鋁板制成，引線板、角鐵架用4只長螺絲(Φ4mm)，如圖9所示，壓緊框外框尺寸114mm×85mm，內(nèi)框87mm×58mm，誤差為1mm。
一級屏蔽殼F1由鋁板制成，結(jié)構(gòu)如圖10。它分上蓋和下座兩部分組合而成。其外寬a3為7.8cm，外長b3為9.4cm，外高c3為12.8cm，鋁板厚d2為1mm，誤差為1％。變壓器是由四個短螺絲固定在下座上，變壓器的引線從二個引線縫進(jìn)入。上蓋和下座的固定由e3四個孔上螺絲擰緊。
磁波柵網(wǎng)B骨架結(jié)構(gòu)如圖11，它由不銹鋼絲固定而成，寬a4為3cm，長b4為10cm，高c4為10cm，絲徑Φe4為2.5～3.5mm，誤差為1mm，還有兩個耳環(huán)可固定在底座上。細(xì)銅絲網(wǎng)的固定分兩步，第一步先用孔徑0.6～0.8mm，厚0.4～0.5mm的銅網(wǎng)四張固定在對應(yīng)的框架上，第二步把折疊好的同樣的細(xì)銅網(wǎng)一層一層地塞緊為止，共五十層左右。
自感線圈A的正方形骨架結(jié)構(gòu)如圖12所示，其邊長a5為11cm±0.1cm，它由槽形木條粘成，其截面長為13.5mm、寬為7.5mm，槽邊長為4mm，槽深為3.5mm，槽底寬為4mm，誤差為1mm。自感線圈A由Φ0.11mm的漆包線在槽內(nèi)繞了320±5圈后再引出。繞好后再粘上帶有2個小孔的底座木板，通過2個孔可同磁波柵網(wǎng)一起固定在基座上。
(2)外觀概貌圖13和圖14分別是本測速儀打開前和打開后的正視圖。在圖中1A—顯示室貯藏處兼漏磁腔，2A—調(diào)幅室，3A—調(diào)零室，4A—干電室，5A—動力室，6A—12CA1(61C1—A型±50μA表)，7A—K2，8A—發(fā)光二極管，9A—12N1(UP5135三位半數(shù)顯板)，10A—4W1，11A—K1，12A—保險絲1A，13A—漏磁孔，14A—K3，15A—6CA1(85C1 50μA表)，16A—12V1(91C16電壓表)，17A—K4，18A—12W1，19A—8W1，20A—輸出電纜座，21A—5R3—5R6，22A—WYJ—30V12A晶體管直流穩(wěn)壓源，23A—+5V直流穩(wěn)壓電源，24A—插座板，它的寬度為400mm，高度為700mm(下半部)＋220mm(上半部)。誤差2mm。
(3)電路的引線印刷電路焊接面的版圖說明略，插鍵H為30鍵，如圖15，插鍵H分底鍵和插鍵兩部分，底鍵固定在印刷電路版上，插鍵外接目標(biāo)如下A1空。A2接K1的+24V，連5BG1、5BG2、9BG1的+24V。A3接K1的-24V，連5BG3、5BG4、9BG2的-24V。A4接K2的③的+5V，連K3的④、12W1的5V等。A5接5Rt。A6接5Rt2。A7接5BG1的極b。A8接5BG3的基極b。A9接5BG2的發(fā)射極e，連變壓器①的Ta。A0接5BG4的發(fā)射極e，連變壓器①的Tb。B1接K4的⑥，連12V1的十端。B2接4W1電位器中心。B3接4W1電位器(使順時針由小到大)。B4接6CA1的50μA表。B5接6CA1的50μA表。B6接K3的⑧，連繼電器10J1。B7接K3的⑥。B8接K3的①。B9接K3的③。B0內(nèi)接變壓器③的Tw。C1接地，連變壓器①Ta、Tb的地、連二級屏蔽殼。電源+5V的地、12N1的地、6CA1的地等。C2接變壓器①的Tc。C3接變壓器①的Tc。C4下接9BG1的發(fā)射極e。C5下接9BG2的發(fā)射極e。C6下接9BG1的基極b。C7下接9BG2的基極b。C8接8W1電位器(使順時針由小到大)。C0接12W1電位器中心。
在室和室之間引線靠開孔來串聯(lián)。
本速度儀的電子線路按圖2～圖5設(shè)計，其元器件選用規(guī)格如下表所示<


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖和電路框圖。圖2～圖5分別為本發(fā)明電路整體圖的左上、右上、左下、右下部分。圖6(a)和6(b)分別變壓器②、③、④的矽鋼片和線圈骨架截面圖。圖7為變壓器①矽鋼片結(jié)構(gòu)圖。圖8為變壓器雙線圈i的框架結(jié)構(gòu)圖。圖9為變壓器安裝分解圖。圖10為一級屏蔽殼F1的分解圖。圖11為磁波柵網(wǎng)B的骨架結(jié)構(gòu)圖。圖12為自感線圈A骨架結(jié)構(gòu)圖。圖13圖14分別為本速度儀面板打開前、后的正視圖，圖15為插鍵H的外接線示意圖。圖1～圖5中的符號標(biāo)記如下A為自感線圈，B為磁波柵網(wǎng)，C為磁波阻尼體，D為漏磁易泄區(qū)，E為電路板，F(xiàn)1、F2、F3、分別為一級、二級、三級屏蔽殼，G為消耗層，H為插鍵，i為變壓器線圈，j為變壓器矽鋼片。1電路正電源，一般為+15V，2比例顯示器，3顯示用的電源，一般為+5V，4外接正穩(wěn)壓源，一般為+24V，5限幅器，6跟隨器，7外接負(fù)穩(wěn)壓源，一般為-24V，8文氐振蕩器，9檢幅R—C電路，10干電電平補(bǔ)償器，一般為135V，11電路負(fù)電源，一般為-15V，12檢幅穩(wěn)幅器，13功率放大器，14功放管用散熱器，15調(diào)幅控制，16調(diào)幅器，17調(diào)零器，18調(diào)零控制19散熱溫度反饋，20功率放大器，21共模放大器，22振動器，23檢幅器，24功耗電阻。
權(quán)利要求
1.一種漏磁式速度計，由變壓器、自感線圈、磁波柵網(wǎng)、磁波阻尼體、漏磁易泄區(qū)、多級屏蔽殼、電路板及其上的控制電路以及外殼和面板構(gòu)成，其特征在于由線圈和矽鋼片組成的變壓器緊緊包圍在一級屏蔽殼內(nèi)，線圈的一頭對準(zhǔn)漏磁易泄區(qū)，另一頭對準(zhǔn)磁波柵網(wǎng)和自感線圈，磁波柵網(wǎng)處于一級屏蔽殼和自感線圈之間的中心位置，磁阻尼體填充于變壓器及磁波柵網(wǎng)的周圍空間，二級屏蔽殼為一個封閉體，將變壓器、磁波柵網(wǎng)、磁阻尼體、自感線圈、電路板等封閉在內(nèi)，二級屏蔽殼外側(cè)緊貼一層消耗層，消耗層外側(cè)緊貼三級屏蔽殼、該屏蔽殼上面一側(cè)不封閉，構(gòu)成漏磁易泄區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏磁式速度計，其特征在于所說的電子線路由以下部分電路連結(jié)組成電路正電源1、比例顯示器2、顯示用電源3、外接正穩(wěn)壓電源4、限幅器5、跟隨器6、外接負(fù)穩(wěn)壓電源7、文氏振蕩器8、檢幅R—C電路9、干電電平補(bǔ)償器10、電路負(fù)電源11、檢幅穩(wěn)幅器12、功率放大器13、功率管用散熱器14、調(diào)幅控制15、調(diào)幅器16、調(diào)零器17、調(diào)零控制18、散熱溫度反饋器19、功率放大器20、共模放大器21、振動器22、檢幅器23、功耗電阻24，其中文氐振蕩器8由電阻1R1～1R4、電容1C1～1C2、電位器1W1和運算放大器μA741電路連結(jié)構(gòu)成，限幅器5由電阻2R1～2R8、電容2C1～2C2、電位器2W1、場效應(yīng)管2BG1、三極管2BG2電路連接構(gòu)成，檢幅穩(wěn)幅器12由園橋321、電容3C1穩(wěn)壓管3D1～3D2電路連結(jié)構(gòu)成，調(diào)幅器16由電阻4R1～4R5、電容4C1～4C2、電位器4W1和運算放大器μA741電路連接構(gòu)成，功放器20由電阻5R1～5R2，二極管5D1～5D2、大功率三極管5BG1～5BG4電路連結(jié)構(gòu)成，檢幅器23由園橋6Z1、電容6C1、電位器6W1、電阻6R1和電流表6A1連路電結(jié)構(gòu)成，共模放大器21由電阻7R1～7R3、I電容7C1、～7C2和運算放大器LF356電路連結(jié)構(gòu)成，調(diào)零器17由電阻8R1～8R3，電容8C1～8C3、電位器8W1、熱敏電阻8Rt和運算放大器μA741電路連結(jié)構(gòu)成，功放器13由電阻9R1～9R2、二極管2D1～2D2、大功率三極管9BG1～9BG2電路連結(jié)構(gòu)成，檢幅R—C電路9由電阻10R1～10R5、電容10C1～10C2、園橋10Z1和繼電器10J1電路連結(jié)構(gòu)成，跟隨器6由電阻11R1～11R2、電容11C1、穩(wěn)壓管12D1～12D2和電壓表12V1電路連結(jié)構(gòu)成，比例顯示器2由電阻12R2～12R3、二極管12D3～12D4、電流表12CA1、數(shù)學(xué)電壓表12N1和電位器12W1、插口12Q電路連結(jié)構(gòu)成，振動器22由電阻13R1～13R3、電容13C1～13C2和基電路555電路連結(jié)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明是一種漏磁式速度測量裝置，由變壓器、自感線圈、磁波柵網(wǎng)、磁波阻尼體、漏磁易泄區(qū)、多級屏蔽殼、控制電路組成。工作時在多級屏蔽系統(tǒng)內(nèi)形成弱漏磁波包，它力趨保持原來所處的地球位置，并通過漏磁易泄區(qū)向系統(tǒng)運動的反方向逸出，從而促使變壓器的弱漏磁波增加，通過測量自感線圈中收集的漏磁通量的增加量，即可獲得所在的運動載體的速度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、響應(yīng)快、功耗小，為運動物體自動測速提供了新的方法和裝置。
文檔編號G01P3/42GK1118069SQ9411404
公開日1996年3月6日 申請日期1994年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月15日
發(fā)明者朱永強(qiáng) 申請人:朱永強(qiáng)