三轴磁通门磁梯度仪转向差校正方法研究.pdf

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1、第３７卷第６期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ６２０１６年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＪｕｎ．２０１６三轴磁通门磁梯度仪转向差校正方法研究１，２１，２１，２高翔，严胜刚，李斌（１．西北工业大学航海学院西安７１００７２；２．海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室西安７１００７２）摘要：三轴磁通门传感器应用广泛，但其自身固有的零偏误差、灵敏度误差以及三轴非正交误差对其磁场测量精度有着较大的影响。针对磁通门梯度仪中磁传感器自身的性能参数和摆放方位不一致问题，提出了转向差

2、的校正方法：分别建立了磁通门传感器误差的自校准和互校准数学模型，并采用神经网络算法和最小二乘算法对模型参数进行求解。仿真和试验结果表明，整个校正过程简单可行，在不需要三轴无磁转台以及恒定磁场标准装置等复杂试验设备情况下，利用磁通门梯度仪在稳定的地磁场环境下采集多组磁场数据，能有效降低磁梯度仪转向差引起的测量误差。关键词：三轴磁通门传感器；磁通门梯度仪；转向差校正；神经网络算法；最小二乘算法中图分类号：ＴＨ７６２．３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅ

3、ｎｔｉａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍａｇｎｅｔｉｃｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒｂａｓｅｏｎｔｒｉａｘｉｓｆｌｕｘｇａｔｅ１，２１，２１，２ＧａｏＸｉａｎｇ，ＹａｎＳｈｅｎｇｇａｎｇ，ＬｉＢｉｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｒｉｎｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｃｅａｎＡｃｏｕｓｔｉｃｓａｎｄＳｅｎｓｉｎｇ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＩ

4、ｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒｉａｘｉｓｆｌｕｘｇａｔｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅｚｅｒｏｏｆｆｓｅｔｅｒｒｏｒ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｅｒｒｏｒａｎｄｔｒｉａｘｉｓｎｏｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｒｒｏｒｏｆｔｒｉａｘ

5、ｉｓｆｌｕｘｇａｔｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒｓ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｉｅｓｏｆｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｎｓｏｒｓｉｎｔｈｅｆｌｕｘｇａｔｅｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ，ａｓｔｅｅｒｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ；ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｓｅｌｆｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｍｕｔｕａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｕｘｇ

6、ａｔｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒｅｒｒｏｒａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｓｉｎｇｌｅｆｌｕｘｇａｔｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ；ｔｈｅｎｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｃａｌｉｂｒａｔｅｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｕｘｇａｔｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐ

7、ｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｅｎｔｉｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｏｆｔｈｅｆｌｕｘｇａｔｅｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｌｕｘｇａｔｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒｔｏａｃｑｕｉｒｅｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｔｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｄａｔａｕｎｄｅｒｓｔａｂｌｅｇｅｏｍａｇｎｅｔｉ

8、ｃｆｉｅｌｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｉｔｈｏｕｔｕｓｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｔｅｓｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｓｕｃｈａｓｅｘｐｅｎｓｉｖｅｔｒｉａｘｉｓｎｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｔｕｒｎｔａｂｌｅ，ｃｏｎｓｔａｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｔａｎｄａｒｄａｐｐａｒａｔｕｓａｎｄｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒｉａｘｉｓｆｌｕｘｇａｔｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ；ｆｌｕｘｇａｔｅｇｒａｄｉｏｍｅ