一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法及标定装置，方法包括将交流磁强计放置在标定设备中，交流磁强计位于标定设备的交流磁场的均匀区域；在交流磁强计的测量轴的方向上施加交流磁场，交流磁强计的其余轴方向上施加零磁场；调整交流磁强计的测量轴的朝向，获取测量点并在测量点处固定交流磁强计；在记录时间内记录测量点处的输出数据，并对输出数据进行处理，得到交流磁强计在测量轴方向上的测量范围及线性度指标。本申请的方法及装置能够分别在不同轴方向上标定交流磁强计的测量范围及线性度，从而更加准确全面地获得交流磁强计的测量范围和线性度数据，使得标定结果准确。本发明专利技术的标定测试装置的操作简单、计算方便，能够完成全部误差项的标定。

A Calibration Method and Device for Measuring Range and Linearity of AC Magnetometer

The invention provides an AC magnetometer measuring range and linearity calibration method and calibration device, which includes placing the AC magnetometer in the calibration equipment, locating the AC magnetometer in the uniform area of the AC magnetic field of the calibration equipment, applying the AC magnetic field in the direction of the measuring axis of the AC magnetometer, applying the zero magnetic field in the other axis direction of the AC magnetometer, and adjusting the AC magnetic intensity. The orientation of the measuring axis is obtained, and the measuring points are fixed at the measuring points. The output data of the measuring points are recorded during recording time, and the output data are processed to obtain the measuring range and linearity index of the AC magnetometer in the direction of the measuring axis. The method and device can calibrate the measuring range and linearity of the AC magnetometer in different axes, so as to obtain the measuring range and linearity data of the AC magnetometer more accurately and comprehensively, and make the calibration result accurate. The calibration test device of the invention has the advantages of simple operation and convenient calculation, and can complete the calibration of all error items.

【技术实现步骤摘要】
一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法及装置
本专利技术涉及三轴磁强计的标定领域，具体涉及一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法及装置。
技术介绍
由于三轴磁强计的制造误差和装配误差，以及外界铁磁物体对磁场的干扰，其测量地磁场的精度较低。磁强计的误差来源于环境干扰和磁强计的自身误差。环境干扰包括硬磁干扰和软磁干扰，磁强计自身的主要误差包括零偏误差、标度因子误差、非正交误差、安装对准误差。这些误差严重影响磁强计应用于航向确定和姿态测量的精度，需要进行标定，得到误差系数，进而补偿磁强计原始输出。目前标定方法大多只能标定部分误差项，精度低。亟需一种标定方法，能够实现高精度且简单方便地标定磁强计的测量范围及线性度。
技术实现思路
为了克服现有技术中磁强计尤其是三轴磁强计标定方法所存在的不足及缺陷，本专利技术提供了一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法及装置。根据本专利技术的实施例，提供了一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法，包括：将所述交流磁强计放置在标定设备中，所述磁强计位于所述标定设备的交流磁场的均匀区域；在所述交流磁强计的测量轴方向上施加所述交流磁场，所述交流磁强计的其余轴方向上施加零磁场；调整所述交流磁强计的朝向，获取测量点并在所述测量点处固定所述交流磁强计；在记录时间内记录所述交流磁强计在所述测量点处的输出数据，并对所述输出数据进行分析处理，得到所述交流磁强计的测量范围和线性度指标。可选地，所述测量轴包括所述交流磁强计的X轴、Y轴或Z轴。可选地，所述交流磁场的强度范围介于0～±100000nT，频率范围介于0.0001Hz～100kHz。可选地，所述记录时间≥60s。可选地，将所述交流磁强计固定在所述标定设备中以后，还包括对所述交流磁强计进行预热的步骤，其中所述交流磁强计的预热时间不少于15min。可选地，所述测量点包括所述交流磁强计的所述输出数据最大时的朝向处。可选地，所述对所述输出数据进行分析处理，得到所述交流磁强计的测量范围和线性度指标的步骤还包括：获得所述输出数据中的磁场强度输出值；比较所述磁场强度输出值，获取所述磁场强度输出值中的最大值和最小值，得到所述交流磁强计的测量范围指标。可选地，所述对所述输出数据进行分析处理，得到所述交流磁强计的测量范围和线性度指标的步骤还包括：读取所述输出数据中的输出电压数据；将所述输出电压数据和施加的所述交流磁场的强度值进行线性拟合，得到拟合曲线；将所述拟合曲线与施加的所述交流磁场的实际值进行比较，得到所述交流磁强计的线性度指标。可选地，所述将所述拟合曲线与施加的所述交流磁场的实际值进行比较，得到所述交流磁强计的线性度指标的步骤还包括：比较所述交流磁场所对应的实际电压值中偏离所述拟合曲线最大的值；计算偏离所述拟合曲线最大的值对应的实际电压值与所述拟合曲线中相同交流磁场所对应的电压输出数据的差值的绝对值；计算所述差值的绝对值与所述测量范围的比值，得到所述线性度指标。可选地，所述标定设备包括磁场发生装置、磁场干扰消除系统以及三路恒流电源，所述磁场干扰消除系统包括三轴补偿线圈、光泵磁力仪以及干扰磁场补偿控制系统，将所述磁强计放置在所述标定设备中之后，向所述磁场发生装置施加电流以形成所述交流磁场，同时所述磁场干扰消除系统工作，消除环境磁场对所述磁场的干扰。可选地，在将所述交流磁强计放置在所述标定设备之前，还包括将所述交流磁强计固定在转动装置上，所述转动装置放置于所述磁场发生装置中，通过转动所述转动装置调整所述交流磁强计的朝向。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种交流磁强计测量范围及线性度标定装置，包括：标定设备，用于产生交流磁场；转动装置，用于固定所述交流磁强计，将所述交流磁强计置于在所述交流磁场的均匀区域，通过转动所述转动装置调整所述交流磁强计的朝向；数据处理单元，与所述交流磁强计电连接，用于在记录时间内接收所述交流磁强计的在每个测量点的输出数据，并对所述输出数据进行分析处理。可选地，其特征在于，所述标定设备产生的所述交流磁场的幅值范围介于0～±100000nT，频率范围介于0.0001～100kHz。可选地，所述标定设备包括磁场发生装置、磁场干扰消除系统以及三路恒流电源；其中，所述磁场发生装置在施加电流的作用下产生所述交流磁场；所述磁场干扰消除系统包括三轴补偿线圈、光泵磁力仪以及干扰磁场补偿控制系统，所述磁场干扰消除系统用于消除环境磁场对所述磁场的干扰。可选地，所述转动装置包括转动部和固定部，所述交流磁强计固定在所述转动部，所述转动部在驱动力的作用下转动并带动所述交流磁强计转动以调整所述磁强计的朝向；所述固定部用于支撑所述转动部。如上所述，本专利技术的交流磁强计交流测量范围及线性度标定方法及标定装置具有如下技术效果：本申请的方法及装置能够分别在三轴交流磁强计的不同轴方向上标定交流磁强计的交流磁场的测量范围及线性度，从而更加准确全面地获得交流磁强计的测量范围及线性度数据，使得标定结果准确。本专利技术的标定测试装置的操作简单、计算方便，能够完成全部误差项的标定。附图说明通过参考附图会更加清楚地理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1显示为实施例一提供的交流磁强计测量范围及线性度标定方法的流程图。图2显示为图1所示方法中标定设备的截面示意图。图3显示为转动装置的截面示意图。图4显示为所述交流磁强计的测量范围及线性度测试结果示意图。附图标记10交流磁强计20转动装置201转动部202固定部203支撑面204支撑柱30标定设备301磁场发生装置302屏蔽壳303容纳腔室304固定部具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本实施例提供一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：将所述交流磁强计放置在标定设备中，所述交流磁强计位于所述标定设备的交流磁场的均匀区域；在实施例的优选实施例中，将磁强计放置在标定设备中之后，还可以首先对磁强计进行预热的步骤，例如，可以对所述磁强计预热至少15min。经过该预热过程，一方面，磁强计的自身温度，例如其探头，的温度趋于平衡；另一方面，磁强计中的各电子学器件，例如探头等，的电子学性能在这一过程中能够趋于稳定，使得整个磁强计的性能处于稳定状态。由此也能够避免因温度或者磁强计性能不稳定带来的标定误差，从而提高磁强计正交性标定的精确度。如图2所示，交流磁强计10位于标定设备30中，具体地，位于标定设备30的容纳腔室303中。在本实施例的优选实施例中，将交流磁强计10放置于标定设备之前，首先将交流磁强计固定在图3所示的转动装置20上，然后将转动装置20连同固定在其上的交流磁强计10放置于标定设备30的容纳腔室303中。在本实施例的优选实施例中，如图2所示，所述标定设备30包括磁场干扰消除系统以及磁场发生装置301，其中所述磁场干扰消除系统包括三轴补偿线圈、光泵磁力仪以及干扰磁场补偿控制系统，所述磁场干扰消除系统用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述交流磁强计放置在标定设备中，所述交流磁强计位于所述标定设备的交流磁场的均匀区域；在所述交流磁强计的测量轴方向上施加所述交流磁场，所述交流磁强计的其余轴方向上施加零磁场；调整所述交流磁强计的朝向，获取测量点并在所述测量点处固定所述交流磁强计；在记录时间内记录所述交流磁强计在所述测量点处的输出数据，并对所述输出数据进行分析处理，得到所述交流磁强计的测量范围和线性度指标。

【技术特征摘要】
1.一种交流磁强计测量范围及线性度标定方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述交流磁强计放置在标定设备中，所述交流磁强计位于所述标定设备的交流磁场的均匀区域；在所述交流磁强计的测量轴方向上施加所述交流磁场，所述交流磁强计的其余轴方向上施加零磁场；调整所述交流磁强计的朝向，获取测量点并在所述测量点处固定所述交流磁强计；在记录时间内记录所述交流磁强计在所述测量点处的输出数据，并对所述输出数据进行分析处理，得到所述交流磁强计的测量范围和线性度指标。2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述测量轴包括所述交流磁强计的X轴、Y轴或Z轴。3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述交流磁场的强度范围介于0～±100000nT，频率范围介于0.0001Hz～100kHz。4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述记录时间≥60s。5.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，将所述交流磁强计固定在所述标定设备中以后，还包括对所述交流磁强计进行预热的步骤，其中所述交流磁强计的预热时间不少于15min。6.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述测量点包括所述交流磁强计的所述输出数据最大时的朝向处。7.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述对所述输出数据进行分析处理，得到所述交流磁强计的测量范围和线性度指标的步骤还包括：获得所述输出数据中的磁场强度输出值；比较所述磁场强度输出值，获取所述磁场强度输出值中的最大值和最小值，得到所述交流磁强计的测量范围指标。8.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述对所述输出数据进行分析处理，得到所述交流磁强计的测量范围和线性度指标的步骤还包括：读取所述输出数据中的输出电压数据；将所述输出电压数据和施加的所述交流磁场的强度值进行线性拟合，得到拟合曲线；将所述拟合曲线与施加的所述交流磁场的实际值进行比较，得到所述交流磁强计的线性度指标。9.根据权利要求8所述的标定方法，其特征在于，所述将所述拟合曲线与施加的所述交流磁场的实际值进行比较，得到所述交流磁强计的线性度指标的步骤还包括：比较所述交流磁场所对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：于向前，刘斯，宗秋刚，肖池阶，曲亚楠，施伟红，陈鸿飞，邹鸿，王永福，周率，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11