专利名称：一种通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法
技术领域：
本发明涉及一种补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，尤其是一种通过绕组补偿三 轴磁场线圈非正交性的方法。
背景技术：
传统的三轴磁场线圈都是由X轴、Y轴、Z轴三个方向互相垂直的线圈组合而成，三 个线圈磁轴间的正交度主要依靠机械手段调节三个线圈骨架之间垂直度的方法予以保证。 该种方法可以确保三轴磁场线圈三个磁轴的非正交性为0.1° 0.3°左右。由于线圈骨 架机械性能的限制，很难再进一步降低三个磁轴之间的非正交性。当三轴磁场线圈用于校 准三轴磁传感器的正交度时，由于自身磁轴的非正交性，传统的三轴磁场线圈将难以满足 三轴磁传感器的校准需求。
发明内容
为了解决三轴磁场线圈非正交性大的问题，本发明提供一种通过绕组补偿三轴磁 场线圈非正交性的方法。本发明的目的是这样实现的一种通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，X 轴、Y轴、Z轴分别是三轴磁场线圈互相垂直的三个轴，在X轴磁场线圈骨架上除了满足其它 功能的Kxi, Kx2,……、Kxn线圈绕组夕卜，还绕有KXY, Kxz线圈绕组，用于补偿X轴与Z轴、Z轴 与Y轴的非正交性；在Y轴磁场线圈骨架上除了满足其它功能的ΚΥ1、ΚΥ2,……、Kto线圈绕 组外，还绕有Kyz线圈绕组，用于补偿Y轴与Z轴。Kxy, Kxz线圈绕组与Y轴、Z轴线圈绕组反向串联。Kyz线圈绕组与Z轴线圈绕组反向串联。Kx^K5iz 线圈绕组其线圈常数SKBYsin (90° - α )、KBZsin (90° _β)，其中 α、β 分 别为X轴与Y轴、X轴与ζ轴，KBY, Kbz为Y轴、Z轴复现磁场绕组的线圈常数。1^线圈绕组其线圈常数为KBYsin(90° -Y)，其中Y为Y轴与Z轴的夹角，Kby为 Y轴复现磁场绕组的线圈常数。本发明提供的通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，在三轴磁场线圈每个 方向的线圈骨架上都绕上两组非正交性补偿线圈绕组，由于在每个方向的线圈骨架上都绕 上两组非正交性补偿线圈绕组，因此可以补偿由于三轴磁场线圈由于三轴线圈磁轴非正交 性引起的磁场非正交性。使用本发明提供的方法，可以将三轴磁场线圈的非正交性由纯机 械方式调节的0.1° 0.3°降低至0.5" 5"的水平。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1、图2是本发明补偿X轴、Y轴非正交性的示意图。图中X、Y为坐标系的坐标轴， Κχ、Κγ*Χ轴、Y轴上复现磁场的绕组，产生的磁场*ΒΧ，ΒΥ，两者夹角为α ；Kxy为X轴上补偿X轴与Y轴非正交性的绕组，与Ky串联，方向与Kx相反，产生的磁场为-By sin(90° -α)。图3、图4是本发明补偿X轴、Z轴非正交性的示意图。图中Χ、Ζ为坐标系的坐标轴， Κχ、Κζ*Χ轴、Z轴上复现磁场的绕组，产生的磁场*ΒΧ，ΒΖ，两者夹角为β ；K5iz为X轴上补偿 X轴与Z轴非正交性的绕组，与&串联，方向与Kx相反，产生的磁场为-Bz sin(90° -β)。图5、图6是本发明补偿Y轴、Z轴非正交性的示意图。图中Y、Z为坐标系的坐标 轴，Κγ、Κζ*Υ轴、Z轴上复现磁场的绕组，产生的磁场*ΒΥ，ΒΖ，两者夹角为γ 为Y轴上补 偿Y轴与Z轴非正交性的绕组，与Kz串联，方向与Ky相反，产生的磁场为-BzSin (90° 1)。
具体实施例方式一种通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，X轴、Y轴、Z轴分别是三轴磁场 线圈互相垂直的三个轴，在X轴磁场线圈骨架上除了满足其它功能的ΚΧ1、κΧ2,……、K5ta线 圈绕组外，还绕有KXY、Kxz线圈绕组，用于补偿X轴与Z轴、Z轴与Y轴的非正交性；在Y轴 磁场线圈骨架上除了满足其它功能的ΚΥ1、ΚΥ2,……、Kto线圈绕组外，还绕有Kyz线圈绕组， 用于补偿Y轴与Z轴。Kxy, Kxz线圈绕组与Y轴、Z轴线圈绕组反向串联。Kyz线圈绕组与Z轴线圈绕组反向串联。Kx^K5iz 线圈绕组其线圈常数SKBYsin (90° - α )、KBZsin (90° _β)，其中 α、β 分 别为X轴与Y轴、X轴与ζ轴，KBY, Kbz为Y轴、Z轴复现磁场绕组的线圈常数。1^线圈绕组其线圈常数为KBYsin(90° -Y)，其中Y为Y轴与Z轴的夹角，Kby为 Y轴复现磁场绕组的线圈常数。如图1、图3所示，本发明在X轴线圈骨架上绕有\、\τ线圈绕组，用于补偿X轴与 Z轴、Z轴与Y轴的非正交性。如图5所示，本发明在Y轴线圈骨架上绕有Yz线圈绕组，用于补偿Y轴与Z轴。使用方法假设三轴磁场线圈的线圈常数分别为KBX、KBY、Kbz,工作时，三个方向产生的磁场分 别是Bx、BY, Bz, X轴与Y轴的夹角为α，X轴与Z轴的夹角为β、Y轴与Z轴的夹角为Y。 则X轴与Y轴的非正交性为(90° -α )，X轴与Z轴的非正交性为(90° _β)、Υ轴与Z轴 的非正交性为(90° 1)。Y轴、Z轴方向磁场由于非正交性对X轴磁场的影响为 sin(90° -α)、 &sin(90° -β)。为了补偿Y轴、Z轴方向磁场由于非正交性对X轴磁场的影响，可以由Κχγ、 Kxz线圈绕组分别产生大小相等、方向相反的磁场，即-BYsin(90° -α )、-Bzsin(90° -β )。 如果将Κχγ、Kxz线圈绕组的线圈常数分别设计成KBYsin(90° -α )、KBZsin(90° -β )，则只 需将W线圈绕组与Y轴、Z轴线圈绕组反向串联，就可以实现X轴与Y轴、X轴与Z轴非 正交性的自动补偿。同理，将1^线圈绕组的线圈常数分别设计成Kbz SinOO0 -Y)，并将1^线圈绕组 与Z轴的线圈绕组反向串联，将Kra线圈绕组的线圈常数分别设计成KBYsin (90° -Y)，就可 以实现Y轴与Z轴非正交性的自动补偿。
权利要求
1.一种通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，其特征在于x轴、Y轴、Z轴分 别是三轴磁场线圈互相垂直的三个轴，在X轴磁场线圈骨架上除了满足其它功能的KX1、 Kx2>……、K5ta线圈绕组外，还绕有KXY, Kxz线圈绕组，用于补偿X轴与Z轴、Z轴与Y轴的非 正交性；在Y轴磁场线圈骨架上除了满足其它功能的Κγ1、Κκ、……、Kto线圈绕组外，还绕有 Kyz线圈绕组，用于补偿Y轴与Z轴。
2.根据权利要求1所述的通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，其特征在于 Kxy^ Kxz线圈绕组与Y轴、Z轴线圈绕组反向串联。
3.根据权利要求1所述的通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，其特征在于 Kyz线圈绕组与Z轴线圈绕组反向串联。
4.根据权利要求2所述的通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，其特征在于 Kx^Kxz线圈绕组其线圈常数为KBYsin(90° -a)、KBzSin(90° _β )，其中α、β分别为X轴 与Y轴、X轴与Z轴，KBY, Kbz为Y轴、Z轴复现磁场绕组的线圈常数。
5.根据权利要求3所述的通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，其特征在于 ‘线圈绕组其线圈常数为KBYsin(90° -Y)，其中Y为Y轴与Z轴的夹角，Kby为Y轴复现 磁场绕组的线圈常数。
全文摘要
一种通过绕组补偿三轴磁场线圈非正交性的方法，在X轴磁场线圈骨架上除了满足其它功能的KX1、KX2、KXn线圈绕组外，还绕有KXY、KXZ线圈绕组，用于补偿X轴与Z轴、Z轴与Y轴的非正交性；在Y轴磁场线圈骨架上除了满足其它功能的KY1、KY2、KYn线圈绕组外，还绕有KYZ线圈绕组，用于补偿Y与Z轴。本发明在三轴磁场线圈每个方向的线圈骨架上都绕上两组非正交性补偿线圈绕组，通过两组非正交性补偿线圈绕组可以补偿由于三轴磁场线圈由于三轴线圈磁轴非正交性引起的磁场非正交性。使用本发明提供的方法，可以将三轴磁场线圈的非正交性由纯机械方式调节的0.1°～0.3°降低至0.5″～5″的水平。
文档编号H01F5/00GK102122558SQ201010610159
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者程华富, 蔡传真, 韩晓东 申请人:中国船舶重工集团公司第七一○研究所