一种三轴磁强计测量误差校准装置及校准方法与流程

本发明涉及磁场测量校准，尤其涉及一种三轴磁强计测量误差校准装置及校准方法。

背景技术：

1、三轴磁强计是一种矢量型磁敏感器件，用于测量磁场的大小和方向。三轴磁强计具有良好的鲁棒性和较高的分辨率，在军事和民用领域得到了广泛应用，如地磁匹配导航、资源勘探、地球科学研究等。三轴磁强计的每个轴只敏感当前轴向的磁场值，使其具备矢量磁测功能。利用三轴磁强计搭配高精度姿态仪进行矢量磁测，便可以实时解算出地磁场的多个要素。三轴磁强计具有传统标量磁力测量不可比拟的优势，因此近年来矢量磁测已成为研究热点。

2、三轴磁强计在测量过程中受到多个因素的干扰，会引起测量结果的误差。主要表现在三个方面：一是由于传感器、模拟电路和a/d转换的零点不为零所引起的误差，称为零位误差；二是由于三个传感器的灵敏度不相同引起的误差，称为灵敏度误差。由于安装传感器时不能保证传感器的三个测量轴正交而引起的误差，称为正交误差，它属于安装误差。

3、目前，校准三轴磁传感器的方法主要由三轴转台法和实时加场法。其中三轴转台法，设备昂贵，操作较复杂，且三轴旋转中心不重合，影响校准精度；实时加场法需要一套磁场模拟系统来提供不同数值的磁场，系统庞大复杂，且校准结果误差较大，因此，需要一种效率高、精度高的校准装置和方法以补偿和提高三轴磁强计的测量精度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种三轴磁强计测量误差校准装置及校准方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种三轴磁强计测量误差校准装置，包括底座，所述底座上设有旋转体，所述旋转体内设有固定条，所述旋转体上设有圆形通孔一，所述固定条设有四根。

4、优选地，所述底座顶部设有圆形凹槽，所述圆形凹槽内设有圆形通孔二，所述圆形凹槽直径大于圆形通孔二直径。

5、优选地，四根所述固定条贯穿圆形通孔一，所述固定条为扁平长方体形状，采用无磁设计。

6、优选地，所述圆形凹槽内侧表壁上设有刻度，所述刻度沿圆形凹槽内侧表壁呈360°分布。

7、优选地，所述旋转体为正方体棱镜，所述旋转体上设有若干个无磁螺栓，每个所述固定条对应两个无磁螺栓。

8、优选地，所述底座为扁平正方体形状，采用玻璃材料制成。

9、优选地，所述校准装置的校准方法，包括以下步骤：

10、s1、将三轴磁强计放入旋转体的圆形通孔一内，用无磁螺栓和固定条挤压和固定试件；

11、s2、将旋转体放置于底座上的圆形凹槽内，将整个装置放置于测试区；

12、s3、以旋转体的三个相邻面为x、y、z面，分别旋转不同的角度，每旋转一次，记录三轴磁强计读数；

13、s4、建立实际磁场值和磁强计测量值的转换矩阵方程；

14、s5、经过多次旋转和记录磁强计测量值，利用遗传算法求解矩阵方程，得出转换矩阵；

15、s6、将转换矩阵用于三轴磁强计测量输出值，得到测量误差校准值。

16、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

17、1、本申请中校准装置采用无磁设计，测量系统和方法简单，测量效率高，花费时间短，本申请校准装置自身的正交性和平行度极高，旋转过程旋转中心唯一，测量精度高，可完成不同型号三轴磁传感器和磁梯度计的测量误差校准。

技术特征：

1.一种三轴磁强计测量误差校准装置，其特征在于，包括底座（1），所述底座（1）上设有旋转体（2），所述旋转体（2）内设有固定条（3），所述旋转体（2）上设有圆形通孔一（4），所述固定条（3）设有四根。

2.根据权利要求1所述的一种三轴磁强计测量误差校准装置，其特征在于，所述底座（1）顶部设有圆形凹槽（5），所述圆形凹槽（5）内设有圆形通孔二（6），所述圆形凹槽（5）直径大于圆形通孔二（6）直径。

3.根据权利要求2所述的一种三轴磁强计测量误差校准装置，其特征在于，四根所述固定条（3）贯穿圆形通孔一（4），所述固定条（3）为扁平长方体形状，采用无磁设计。

4.根据权利要求3所述的一种三轴磁强计测量误差校准装置，其特征在于，所述圆形凹槽（5）内侧表壁上设有刻度，所述刻度沿圆形凹槽（5）内侧表壁呈360°分布。

5.根据权利要求4所述的一种三轴磁强计测量误差校准装置，其特征在于，所述旋转体（2）为正方体棱镜，所述旋转体（2）上设有若干个无磁螺栓（7），每个所述固定条（3）对应两个无磁螺栓（7）。

6.根据权利要求5所述的一种三轴磁强计测量误差校准装置，其特征在于，所述底座（1）为扁平正方体形状，采用玻璃材料制成。

7.根据权利要求6所述的一种三轴磁强计测量误差校准装置，其特征在于，所述校准装置的校准方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种三轴磁强计测量误差校准装置及校准方法，包括底座，所述底座上设有旋转体，所述旋转体内设有固定条，所述旋转体上设有圆形通孔一，所述固定条设有四根，所述底座顶部设有圆形凹槽，所述圆形凹槽内设有圆形通孔二，所述圆形凹槽直径大于圆形通孔二直径，四根所述固定条贯穿圆形通孔一，所述固定条为扁平长方体形状，采用无磁设计，所述圆形凹槽内侧表壁上设有刻度，所述刻度沿圆形凹槽内侧表壁呈360°分布。本发明中，校准装置采用无磁设计，测量系统和方法简单，测量效率高，花费时间短，本申请校准装置自身的正交性和平行度极高，旋转过程旋转中心唯一，测量精度高，可完成不同型号三轴磁传感器和磁梯度计的测量误差校准。

技术研发人员：徐超群,高扬,黄魁,刘超波,肖琦,易忠,王斌,耿晓磊,张艳景,李娜,王琪
受保护的技术使用者：北京卫星环境工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13