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1、2014年10月宇航计测技术Oct.,2014第34卷第5期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.34,No.5試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試文章编号:1000-7202(2014)05-0027-03中图分类号:TM936文献标识码:A相位差法测量磁传感器阵列的非平行度董昊周昌剑(中国船舶重工集团公司第七一茵研究所,宜昌443003)摘要随着磁传感器技术及磁测技术的发展,通过测量磁梯度张量进行磁探测及磁定位已成为磁探领域的新方法。
2、但在磁梯度张量测量过程中,由于机械安装的误差导致的磁传感器阵列中各传感器的磁轴的不平行将会极大的降低磁定位的精度。本文提出了一种易于实现的磁传感器阵列非平行度测量方法———相位差法,并通过试验验证了其有效性。+++关键词磁传感器阵列相位差法非平行度测量方法Phase-differenceAlgorithmforNon-parallelismMeasurementofMagneticSensorArrayDONGHaoZHOUChang鄄jian(No.710R&DInstitute,CSIC,Yichang443003)AbstractWiththe
3、developmentofmagneticsensortechnologyandmagneticdetectiontechnology,magneticgradienttensormeasurementshavebecomeanewmethodinmagneticdetectionfield.However,magneticsensorsinthedetectionarrayalwayshavenon鄄parallelism,thusreducingthemagneticpositio鄄ningaccuracy.Asimpleandconvenien
4、tmethodcalledphase鄄differencealgorithmispresentedformeas鄄uringthenon鄄parallelismofthesensors.Testingresultsindicatesthevalidityofthemethod.+++KeywordsMagneticSensorArrayPhase鄄differencealgorithmNon鄄parallelismMeasure鄄mentmethod1引言磁定位可利用磁总量测量和梯度张量测量两种[1]方式实现。梯度张量测量的方法以磁偶极子模型为基础,
5、利用磁传感器阵列测量空间某点的磁场分布情况,得出该点的磁梯度张量矩阵及该点的磁场三分量,从而解算出该点距场源的位置信息,实现图1梯度张量测量模型图[2]磁定位。工程上常采用五个三分量矢量传感器[3]阵列进行磁梯度张量的测量,如图1所示。理论而在实际安装中由于机械误差的存在,五个磁传感计算中一般会假定五个磁传感器的磁轴均平行,然器的磁轴与坐标轴之间并不完全平行,而是会存在·28·宇航计测技术2014年一个微小的夹角,使得梯度张量的测量存在误差,从同理,将磁传感器安装基座以x轴竖直向下的而降低磁定位的精度。本文利用相位差法测量各传方向固定在水平转台上,以
6、x轴为旋转轴进行旋转感器磁轴之间的夹角,为机械校正提供依据,降低各测量,可以得到各传感器z轴与z轴,y轴与y轴之传感器磁轴之间的平行度误差。间的非平行度。2研究意义邛将磁梯度张量定义为G,如果将磁性目标视为一个磁偶极子,并将磁性目标所在点定义为坐标原邛图2磁传感器A与B的x,y轴分别不平行示意图点,图1中磁传感器1的三分量输出为H,磁传感器圻[4]阵列的位置为r,则有邛邛圻-1r=-3GH(1)这样可求解出磁传感器阵列相对于磁性目标的邛位置,实现磁定位。其中,G可通过各传感器输出信号之差除以传感器间的距离得到。式(1)基于理想情况,即五个磁传感器是严
7、格平行的,没有平行度误差。然而在机械安装过程中,并不能保证五个磁传感器的x轴与坐标轴的x轴,五个磁传感器的y轴与坐标轴的y轴,五个磁传感器的z轴与坐标轴的z图3磁轴不平行的传感器输出-旋转角度图邛轴分别平行,导致测出的磁梯度张量G存在误差,最圻终位置信息r也会存在误差。现有的文献对于磁传相位差法可以测量出磁传感器阵列中各磁传感感器阵列非平行度的测量研究很少。与此同时,相器对应磁轴之间的夹角,便于进行机械调整,降低平位差法已在双磁轴及三磁轴磁传感器正交度的测量行度误差,从而提高磁定位的精度。对于五个磁传中发挥着越来越广泛的作用,研究证明了相位差法感器阵
8、列,只需要记录各磁传感器的输出及安装基[5]的正确性及可行性。本文将相位差法进行推广,座所处的方位角即可拟合
