[發明專利]三軸磁傳感器正交度及增益一致性校準裝置及方法

有效

• 申請號: 201811345362.9
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109298365B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 陳征峰;陸震;唐自豪;卞嘉輝;丁卯;梁凇
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0四研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

本發明涉及一種三軸磁傳感器正交度和增益一致性的校準裝置及方法，該裝置由磁場仿真控制器、三通道高精度電流源、三維線圈、高精度標準磁力計組成；該方法的步驟為：磁場仿真控制器通過三通道高精度電流源控制三維線圈中的通電電流大小和方向，三維線圈在均勻區中產生的磁場大小H0由標準磁力計進行實際測量，由標準磁力計通訊傳輸至磁場仿真控制器；待校準的三軸磁傳感器測得三軸磁場H1由磁場仿真控制器進行記錄；重復步驟二n次，記錄每變化一次磁場大小H0和三軸磁場H1；由磁場仿真控制器運用數組H0n、H1n計算得到三軸磁傳感器的正交度及增益一致性校準參數C＇；用參數C＇對三軸磁傳感器的輸出磁場H1進行校正,得到校正后的磁場H0。

技術領域

本發明涉及一種三軸磁傳感器，尤其是一種三軸磁傳感器正交度及增益一致性校準裝置及方法。

背景技術

三軸磁傳感器由三只單軸矢量磁傳感器組成，為了確保三軸磁傳感器各分量準確測量各軸向的磁場，避免受到其它軸向磁場的影響，而影響測量精度，要求三只單軸磁傳感器的測量方向應正交，即在結構上互相之間的夾角為90°；另外，當三軸磁傳感器在均勻磁場環境中姿態變化時，為了保證磁傳感器測得的磁場總量的精度，要求三軸磁傳感器各分量的增益應一致。三軸磁傳感器各軸向間的正交誤差和增益誤差統稱為三軸磁傳感器正交度及增益一致性誤差，該誤差通過三軸磁傳感器在均勻磁場環境(模擬地磁環境)中任意姿態變化時測得的磁場總量峰峰值。

典型三軸磁傳感器結構示意圖見圖1。圖中H面、B面、C面為三軸磁傳感器X、Y、Z三分量的安裝基準面。現有技術條件下，為了提高三軸磁傳感器正交度性能，在三軸磁傳感器結構加工時，要求H面、B面、C面結構上互相垂直；另外，在垂直度調試環節，人工通過18只正交度調整螺釘10調整X、Y、Z各分量的測量軸向垂直于H面、B面、C面，據此達到三只單軸磁傳感器的測量方向正交的目的。這個過程中，三軸磁傳感器正交度性能受人為因素和磁傳感器結構加工精度的影響加大。另外，在完成三軸磁傳感器正交度調整后，再分別進行三軸磁傳感器各分量增益的校準工作。由此可見，現有技術下三軸磁傳感器正交度調試過程復雜，每次只能對單個磁傳感器進行校準，效率低下；三軸磁傳感器正交度及增益一致性誤差達1％，校準精度差。

發明內容

本發明是要提供一種三軸磁傳感器正交度和增益一致性的校準裝置及方法，可以高效實現三軸磁傳感器正交度和增益一致性的高精度校準，并有效提高三軸磁傳感器正交度和增益一致性校準精度和校準工作效率。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種三軸磁傳感器正交度和增益一致性的校準裝置，由一套磁場仿真控制器、一套三通道高精度電流源、一套三維線圈、一套高精度標準磁力計組成，所述磁場仿真控制器中載有磁場仿真控制與計算軟件；所述三維線圈由X向、Y向、Z向三組相互正交的線圈組成，三維線圈均勻區中固定有標準磁傳感器和至少一個待校準的三軸磁傳感器；所述標準磁傳感器通過高精度標準磁力計連接磁場仿真控制器，待校準的三軸磁傳感器連接磁場仿真控制器，磁場仿真控制器通過高精度電流源連接三維線圈。

一種采用三軸磁傳感器正交度和增益一致性的校準裝置校準方法，其步驟如下：

步驟一：校準裝置的磁場仿真控制器通過三通道高精度電流源控制三維線圈中的通電電流大小和方向，三維線圈按設定的規律合成任意方向磁場；

步驟二：三維線圈在均勻區中產生的磁場大小H0由標準磁力計進行實際測量，并由標準磁力計通訊傳輸至磁場仿真控制器；待校準的三軸磁傳感器測得的三軸磁場H1由磁場仿真控制器進行記錄；

步驟三：重復步驟二n次，即三維線圈中的磁場變化n次，每變化1次，記錄1次磁場大小H0和三軸磁場H1；

步驟四：三維線圈通電結束后，由磁場仿真控制器運用數組H0n、H1n計算得到三軸磁傳感器的正交度及增益一致性校準參數C＇；

步驟五：用參數C＇對三軸磁傳感器的輸出磁場H1進行校正,得到校正后的磁場H0，即完成三軸磁傳感器正交度及增益一致性校準工作，數學修正公式見下式：