數(shù)字式磁通門設計及其在姿態(tài)測量系統(tǒng)中的應用.pdf

1、磁場測量技術是現(xiàn)代測量、測試中的一項關鍵技術，地球磁場作為自然存在的矢量場，可以為載體的定位及姿態(tài)測控提供良好的坐標參考?，F(xiàn)代磁場測量裝置研制技術的進步，使精確測量載體的姿態(tài)成為現(xiàn)實，研究和發(fā)展高性能的磁場測量傳感器具有重要意義。本文以國家科學自然基金項目水下重力磁力導航理論與技術研究為依托，以實現(xiàn)數(shù)字化、改善其線性、擴大測量范圍為目標，深入研究數(shù)字式磁通門傳感器的設計，研制樣機并將其應用到姿態(tài)測量系統(tǒng)中。
　　從分析磁通門傳感器

2、的工作原理和性能出發(fā)，采用環(huán)形磁通門結構，設計了一種基于FPGA的數(shù)字式磁通門傳感器，完成了核心電路硬件設計，采用數(shù)字信號處理的方法代替相敏檢波（PSD）、FIR低通濾波器等模塊的設計。采用閉環(huán)理論使傳感器工作在零場附近，在協(xié)調(diào)傳感器的靈敏度和動態(tài)范圍矛盾的同時，也很好的改善三個傳感頭的跨度效應。論述了產(chǎn)生勻強磁場的球型反饋線圈的設計理論，考慮到球型骨架內(nèi)部三個傳感頭安裝位置磁場的均勻性和正交性，建立了球型磁場內(nèi)部分布的數(shù)學模型。仿真了

3、均勻度與線圈槽數(shù)、線圈間距等參數(shù)的關系，仿真結果為球型骨架的設計制作提供了理論依據(jù)。以此為基礎，完成了球型磁場矢量PID反饋系統(tǒng)的設計。為提高三軸的測量精度，分析了三軸磁通門傳感器的誤差源，提出了誤差修正模型，并基于此模型對其進行了標定。實驗驗證了系統(tǒng)設計的正確性。
　　論文利用標準三軸磁傳感器Mag-03MSB100和校準單元Mag-03MS-CU對設計的數(shù)字式傳感器在一定磁場范圍內(nèi)進行了磁場輸入與傳感器輸出的線性度標定，標定結