专利名称：一种测量磁强计三磁轴之间的正交性的方法
技术领域：
本发明涉及磁强计研制领域的磁强计正交性测量，具体涉及一种测量磁强计三磁轴之间的正交性的方法。测量
背景技术：
磁强计三磁轴的正交性极大地影响着磁强计测量的精度，尤其是高精度矢量磁强计。在地磁条件下(假设60000nT)，由磁强计磁轴正交偏差导致的总场偏差，在偏角为I度、I分和I秒时分别为473ηΤ、7.8ηΤ和0.13ηΤ左右。目前在磁强计产品中关于正交性的处理主要有以下做法:1、在低精度磁强计中，通常不标注正交性偏差，三轴数据将按照理想正交进行处理，显然这种磁强计在其低精度要求的应用范围内可以满足条件；2、在较高精度产品中，通常会标出三磁轴之间的正交偏差范围，如正交性偏差在±0.05°以内，在总场要求不高的或只要求分量场精度时，这种做法是可以接受的。而在较高的总场测量精度要求下，该磁强计测量到的总场将产生高达21ηΤ的误差，这将是高精度矢量磁强计难以接受的误差范围；3、对于高精度磁强计，通常在实验室中通过旋转加测量的方式对其进行正交性等仪器性能的测量，这使得正交性的精度大幅提高至秒级，但也会遇到操作复杂，实验时间长，实验条件要求闻等问题。本方法发明了一种对 标定条件要求不高，操作简单快速，并且具有角秒级精度的正交性测量方法。通过在比较稳定的外磁场条件下，在磁强计的几个特殊姿态进行测量，即可快速得出该磁强计的正交性偏差。
发明内容
本发明的目的在于，为克服上述的磁强计正交性标注方法存在的缺陷，本发明提供了一种快速测量磁强计正交性的方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种测量磁强计三磁轴之间的正交性的方法，所述方法包含:步骤101)将磁强计置于能够转动的无剩磁环境中旋转磁强计，使外磁场通过磁强计某两个磁轴的角分线附近和外角分线附近若干次，并依据测量时刻分别记录角分线附近和外交分线附近的磁场数值；步骤102)依据记录的磁场数值计算两磁轴之间的夹角，即获得了两磁轴之间的正交偏差；步骤103)重复上述步骤测量每两个磁轴之间正交偏差的角度，进而获得磁强计的三个磁轴之间的角度关系，完成磁强计的正交性测量。上述能够转动的无剩磁环境采用无磁转台或简单手持。
当两个磁轴分别为X轴和y轴时，所述步骤101)进一步包含:步骤101-1)调整磁强计姿态使稳定外磁场方向指向磁轴X和磁轴y的角分线附近，在垂直xy平面的方向来回摆动磁强计一次，幅度不小于40度，记录各时刻测量的角分线附近的磁场数据；步骤101-2)调整磁强计姿态使稳定外磁场方向指向磁轴X和磁轴I的外角分线附近，在垂直xy平面的方向来回摆动磁强计一次，幅度不小于40度，记录各时刻测量的外角分线附近的磁场数据。上述磁强计以缓慢的速度摆动，所述缓慢速度的范围具体为:根据采样的频率，使磁强计的采样间隔小于0.1度。当无外磁场监测时，所述步骤102)进一步包含:步骤102-11)基于测量得到的各个时刻磁轴X和磁轴y的角分线和外角分线附近的磁强值bx和by值,查找"bx2+by2〃的最大值对应的各磁轴的磁场数据,并将该最大值对应的各磁轴的磁场数据记录为(bXl，bYl) (bx2, by2)，其中〃bXl〃和〃by2〃的下标I和2分别对应角分线与外角分线；步骤102-12)依据上述最大值采用如下公式，获得两磁轴之间夹角，其中Y表示磁轴X和磁轴I两磁轴之间的夹角:
权利要求
1.一种测量磁强计三磁轴之间的正交性的方法，所述方法包含: 步骤101)将磁强计置于能够转动的无剩磁环境中旋转磁强计，使外磁场通过磁强计某两个磁轴的角分线附近和外角分线附近若干次，并依据测量时刻分别记录角分线附近和外交分线附近的磁场数值； 步骤102)依据记录的磁场数值采用如下策略获得两磁轴之间的夹角，即获得了两磁轴之间的正交偏差: 基于测量得到的各个时刻磁轴X和磁轴I的角分线和外角分线附近的磁强值bx和by值，查找"bx2+by2〃的最大值对应的各磁轴的磁场数据，并将该最大值对应的各磁轴的磁场数据记录为(bXl，bYl) (bx2, by2)，其中〃bXl〃和〃by2〃的下标I和2分别对应角分线与外角分线；依据上述最大值采用如下公式，获得两磁轴之间夹角，其中Y表示磁轴X和磁轴y两磁轴之间的夹角:
2.根据权利要求1所述的测量磁强计三磁轴之间的正交性的方法，其特征在于，所述能够转动的无剩磁环境采用无磁转台或简单手持。
3.根据权利要求1所述的测量磁强计三磁轴之间的正交性的方法，其特征在于，当两个磁轴分别为X轴和y轴时，所述步骤101)进一步包含: 步骤101-1)调整磁强计姿态使稳定外磁场方向指向磁轴X和磁轴y的角分线附近，在垂直xy平面的方向来回摆动磁强计一次，幅度不小于40度，记录各时刻测量的角分线附近的磁场数据； 步骤101-2)调整磁强计姿态使稳定外磁场方向指向磁轴X和磁轴y的外角分线附近，在垂直xy平面的方向来回摆动磁强计一次，幅度不小于40度，记录各时刻测量的外角分线附近的磁场数据。
4.根据权利要求3所述的测量磁强计三磁轴之间的正交性的方法，其特征在于，所述磁强计以缓慢的速度摆动，所述缓慢速度的范围具体为:根据采样的频率，使磁强计的采样间隔小于0.1度。
5.根据权利要求3所述的快速测量磁强计三磁轴之间正交性的方法，其特征在于，当有外磁场监测时，所述步骤102)进一步包含: 步骤102-11)在上述两组测量数据中，查找(bx2+by2)/B2的最大值对应数据，并记录为(bx1； byj (bx2, by2),其中B表示监测得到的外磁场的标量大小； 步骤102-12)依据上述最大值并采用如下公式，获得磁轴X和磁轴y两磁轴之间夹角，其中Y表示两磁轴之间的夹角:
6.根据权利要求1所述的快速测量磁强计三磁轴之间正交性的方法，其特征在于，所述步骤103)还采用如下正交修正矩阵修正测量得到的三轴磁场数据:
全文摘要
本发明提出了一种测量磁强计三磁轴之间的正交性的方法，所述方法包含步骤101)将磁强计置于能够转动的无剩磁环境中旋转磁强计，使外磁场通过磁强计某两个磁轴的角分线附近和外角分线附近若干次，并依据测量时刻分别记录角分线附近和外交分线附近的磁场数值；步骤102)依据记录的磁场数值获得两磁轴之间的夹角，即获得了两磁轴之间的正交偏差；步骤103)重复上述步骤测量每两个磁轴之间正交偏差的角度，进而获得磁强计的三个磁轴之间的角度关系，完成磁强计的正交性测量。本发明提供了一种快速测量磁强计三磁轴之间正交性的方法。该方法利用磁强计在稳定磁场中通过一些特殊姿态的测量，可以快速计算出该磁强计三磁轴之间的角度关系。
文档编号G01R35/00GK103235278SQ201310154178
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者张艺腾 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心