地磁测量误差补偿试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地磁测量误差补偿试验装置，涉及测量设备技术领域，包括调平底座、带有俯仰角、倾斜角和方位角调整组件的转动机构、转动机构工作台上设有支撑架，其顶部设有传感器夹紧台；传感器外接信号采集装置和计算机及其处理软件；工作台上还设有平动机构，包括垂直运动组件和水平运动组件；水平运动组件上设模拟载体夹紧台。装置的所有组件均选用铝合金等无磁材料制成。本发明专利技术能够对传感器与模拟载体在方位角

Error compensation device for geomagnetic survey

The invention discloses a geomagnetic measurement error compensation device, which relates to the technical field of measuring equipment, including leveling base, with pitch angle, tilt angle and azimuth angle adjusting component rotation mechanism, rotating mechanism of the working table is provided with a supporting frame, the top is provided with a sensor clamped; the sensor device and the computer is connected with signal acquisition and processing software; working platform is also provided with a translational mechanism, including the vertical movement component and horizontal movement components; horizontal movement component simulation vector clamping table. All components of the device are made of non-magnetic materials such as aluminum alloy. The invention can measure the azimuth angle of the sensor and the simulation carrier

【技术实现步骤摘要】
地磁测量误差补偿试验装置
本专利技术涉及测量设备
，尤其涉及一种地磁测量误差补偿试验装置。
技术介绍
高精度导航定位是潜艇、飞机、卫星导航和导弹制导的关键技术之一，是世界各国研究的热点。目前，常用的导航定位方式有惯性导航、卫星导航和岸基无线电导航等。这些导航方式都有各自的不足，比如：惯性导航技术存在误差积累的缺点，GPS信号容易受到干扰，岸基无线电导航方式又容易暴露位置等。所以国内外学者一直在探索一种具有精度高、隐蔽性好等优点的导航方式。地磁场是地球固有的物理场，所以利用地磁场进行导航具有被动接收、隐蔽性好，误差不随时间积累等优点；可以提供全天时、全天候、全地域的导航定位及姿态信息，而且地磁传感器体积小，价格便宜，能耗低，易于集成。基于此，利用地磁与其他导航方式相结合的组合导航方式备受人们的关注。地磁向量场信息的实时准确获取是实现高精度地磁导航控制的基础。但是，安装地磁测量传感器的运载体多由铁磁物质等材料制成，这些铁磁物质在地磁场的作用下，容易产生感应磁场，所以地磁场的测量会受到地磁传感器周围铁磁物质的干扰。传感器实时测量的是其周围的磁场信息，该磁场既包括基本的地磁场，也包括传感器周围的铁磁材料和导线圈产生的干扰磁场。若在地磁测量中忽视载体等干扰磁场的信息，则会引起很大的地磁测量噪声，大大减小磁测数据的信噪比，降低地磁导航的精度。因此，必须对地磁测量中的载体磁场进行补偿，以提高地磁导航的精度。设真空中的地磁场为，由于磁介质发生磁化而产生的附加磁场为，则磁介质周围的总磁场为。而不同的磁介质对磁场产生的影响也不同，就磁性而言，磁介质材料可以分为三类：（1）顺磁材料：这类物质在外磁场中呈现十分微弱的磁性，并且磁化后的附加磁场与方向相同。如锰、铬、铂等；（2）抗磁材料：与顺磁物质同属于弱磁性物质，但是，他们它们的附加磁场与方向相反。比如：氢、铜、金、银等；（3）铁磁材料：这类物质在外磁场作用下会产生很大的附加磁场，且与原磁场方向相同。比如：铁、钴、镍及其合金等。铁磁材料按照其矫顽力的大小又可以分为硬磁材料和软磁材料。硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或者恒磁材料。它的磁场强度可以认为是不变的，不会随着载体姿态或位置的变化而变化。由于磁传感器的体积很小，因而可以认为存在于磁传感器周围的硬磁材料产生的附加磁场在传感器周围是均匀分布的。这时，传感器测得的磁场数据既包含地磁场分量，也包含硬磁材料产生的附加磁场。因为硬磁物质与传感器相对位置不变，所以载体任意位置下的附加磁场在传感器三轴上的分量不变，因而相对容易补偿。软磁材料指具有较低的矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁。其对传感器测量的影响程度主要取决于两个方面：材料本身的磁化系数和环境的磁场。不同材料，在不同磁场中产生的附加磁场变化较大，补偿起来相对困难。载体磁场引起的误差可以通过设计适当的算法进行补偿。补偿精度需要设计精密的实验台进行验证。目前也有一些三轴转台能够模拟多种功能，但是在进行试验时，仍存在铅垂度误差、倾角误差等，并且能够应用于地磁测量误差补偿的试验装置近乎空白。常规的三轴转台存在以下缺点：其材料势必会产生较大的干扰磁场，影响地磁场的测量；没有设计用于改变传感器与载体相对位置的多自由度调节装置；没有设计用于测试前调节装置水平的调平装置；没有设计平动装置。因此，研制一款高精度、低成本、能够用于测量地磁干扰磁场的专业装置势在必行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种地磁测量误差补偿试验装置，能够实现存在干扰源情况下的地磁场总强度的精确测量，能够对地磁测量补偿算法进行验证，可以应用于地磁数据库的建立、地磁导航等地磁测量或应用领域的研究。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种地磁测量误差补偿试验装置，包括能够六自由度调整的转台，所述转台包括底座及其上方的转动机构，所述转动机构与工作台相连，所述转动机构包括俯仰运动组件、倾斜运动组件和方位角调整组件，通过转动机构实现俯仰角、倾斜角和方位角的调整；所述底座底部设有调平机构；所述工作台中部垂直设有支撑架，所述支撑架顶部设有传感器夹紧台，所述工作台上方还设有模拟载体夹紧台，所述模拟载体夹紧台通过三自由度平动机构与工作台相连，所述平动机构包括垂直运动组件和水平运动组件；所述地磁测量误差补偿试验装置选用无磁材料制作。优选地，所述俯仰运动组件包括俯仰轴、俯仰轴蜗杆和俯仰轴蜗轮，所述俯仰轴固定在工作台底部，所述俯仰轴蜗杆与俯仰轴固定相连，与俯仰轴蜗杆配合的俯仰轴蜗轮固定在转轴上；所述倾斜运动组件包括倾斜轴和倾斜轴蜗杆，所述倾斜轴蜗杆设置在支架上，与倾斜轴蜗杆配合的倾斜轴蜗轮与倾斜轴固定连接；所述方位角调整组件包括方位轴、方位蜗杆及方位轴蜗轮，所述方位轴与支架相连，所述方位轴与方位轴蜗轮固定相连，所述方位蜗杆及方位轴蜗轮均设置在护罩内。优选地，所述垂直运动组件包括立柱导轨、立柱滑块及立柱锁紧块，所述立柱导轨为两个、且对称设置在工作台上，所述立柱滑块套装在立柱导轨上，所述立柱锁紧块与立柱滑块配合，所述立柱滑块能够通过立柱锁紧块固定在立柱导轨上；两个立柱滑块之间设有水平运动组件。优选地，所述水平运动组件包括左右运动部件和前后运动部件，所述前后运动部件包括Y柱支架、Y柱锁紧滑块和Y柱锁紧螺杆，所述Y柱支架设置在水平框架两侧、且其两端固定在水平框架内侧，所述水平框架均与两侧立柱滑块固定相连，所述Y柱锁紧滑块设置在Y柱支架上，所述Y柱锁紧螺杆与Y柱锁紧滑块配合，通过Y柱锁紧螺杆能够将Y柱锁紧滑块固定在Y柱支架上；所述左右运动部件包括X柱导轨、X柱滑块和X柱锁紧块，所述X柱导轨为平行并列的两根、且均固定在Y柱锁紧滑块上，所述X柱滑块设置在X柱导轨上、且能够通过X柱锁紧块固定在X柱滑块上。优选地，所述俯仰轴下方设有刻度盘I，所述刻度盘I上设有游标I，所述护罩上方设有刻度盘II，所述刻度盘II边缘设有游标II，所述游标II设置在游标座上。优选地，所述倾斜轴蜗杆、俯仰轴蜗杆及方位蜗杆端部均安装调节手轮。优选地，所述工作台及模拟载体夹紧台上表面均设有调平水泡，所述工作台上表面设有两个相互垂直的调平水泡，所述模拟载体夹紧台边缘设有一个调平水泡。优选地，所述调平机构包括调平地脚、调平螺杆和螺帽，所述调平螺杆贯穿转台的底座设置、且底部设有调平地脚，所述调平螺杆通过螺帽与转台的底座固定连接。优选地，所述俯仰角及倾斜角的调整范围均为正负40度，所述方位角的调整范围为360度。进一步地，所述调平螺杆上端设有调平手轮。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过转动机构的俯仰运动组件、倾斜运动组件和方位角调整组件驱动工作台进行俯仰角、倾斜角和方位角的调整，实现工作台六自由度的调整，进而改变模拟载体与地磁传感器的姿态角及相对位置。利用本专利技术能够通过检测不同地磁传感器姿态角、模拟载体与地磁传感器不同相对位置下的地磁场总强度，通过计算补偿载体感应磁场，得到精确的大地磁场强度。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例提供的一种地磁测量误差补偿试验装置的结构示意图；图2是工作台上调平水泡的示意图；图3是模拟载体夹紧台的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地磁测量误差补偿试验装置，其特征在于：包括能够六自由度调整的转台，所述转台包括底座及其上方的转动机构，所述转动机构与工作台相连，所述转动机构包括俯仰运动组件、倾斜运动组件和方位角调整组件，通过转动机构实现俯仰角、倾斜角和方位角的调整；所述底座底部设有调平机构；所述工作台中部垂直设有支撑架，所述支撑架顶部设有传感器夹紧台，所述工作台上方还设有模拟载体夹紧台，所述模拟载体夹紧台通过三自由度平动机构与工作台相连，所述平动机构包括垂直运动组件和水平运动组件；所述地磁测量误差补偿试验装置选用无磁材料制作。

【技术特征摘要】
1.一种地磁测量误差补偿试验装置，其特征在于：包括能够六自由度调整的转台，所述转台包括底座及其上方的转动机构，所述转动机构与工作台相连，所述转动机构包括俯仰运动组件、倾斜运动组件和方位角调整组件，通过转动机构实现俯仰角、倾斜角和方位角的调整；所述底座底部设有调平机构；所述工作台中部垂直设有支撑架，所述支撑架顶部设有传感器夹紧台，所述工作台上方还设有模拟载体夹紧台，所述模拟载体夹紧台通过三自由度平动机构与工作台相连，所述平动机构包括垂直运动组件和水平运动组件；所述地磁测量误差补偿试验装置选用无磁材料制作。2.根据权利要求1所述的地磁测量误差补偿试验装置，其特征在于：所述俯仰运动组件包括俯仰轴、俯仰轴蜗杆和俯仰轴蜗轮，所述俯仰轴固定在工作台底部，所述俯仰轴蜗杆与俯仰轴固定相连，与俯仰轴蜗杆配合的俯仰轴蜗轮固定在转轴上；所述倾斜运动组件包括倾斜轴和倾斜轴蜗杆，所述倾斜轴蜗杆设置在支架上，与倾斜轴蜗杆配合的倾斜轴蜗轮与倾斜轴固定连接；所述方位角调整组件包括方位轴、方位蜗杆及方位轴蜗轮，所述方位轴与支架相连，所述方位轴与方位轴蜗轮固定相连，所述方位蜗杆及方位轴蜗轮均设置在护罩内。3.根据权利要求1或2所述的地磁测量误差补偿试验装置，其特征在于：所述垂直运动组件包括立柱导轨、立柱滑块及立柱锁紧块，所述立柱导轨为两个、且对称设置在工作台上，所述立柱滑块套装在立柱导轨上，所述立柱锁紧块与立柱滑块配合，所述立柱滑块能够通过立柱锁紧块固定在立柱导轨上；两个立柱滑块之间设有水平运动组件。4.根据权利要求3所述的地磁测量误差补偿试验装置，其特征在于：所述水平运动组件包括左右运动部件和前后运动部件，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：石志勇，何忠波，王怀光，宋金龙，李国璋，范红波，吴定海，王律化，王海亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军军械工程学院，
类型：发明
国别省市：河北,13