[发明专利]三轴磁传感器的测试方法及系统

权利要求书

1.一种三轴磁传感器的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：

将被测三轴磁传感器置入三轴线圈中；

分别以X轴方向、Y轴方向、Z轴方向作为磁场的轴线单独施加恒定的磁场，并记录在每个磁场下X轴方向、Y轴方向、Z轴方向三个方向的输出；

通过迭代计算得到设定参数的值；对计算结果进行判断，达到或小于设定的精度时，停止计算，否则继续迭代；

利用计算的结果，对三轴传感器进行角度补偿，输出不同磁场下的扫描曲线，得到测试结果。

2.根据权利要求1所述的三轴磁传感器的测试方法，其特征在于：

利用三轴传感器和测量系统的输入和输出建立多元非线性方程或方程组，通过牛顿迭代法以及芯片实际特征，进行精确求解，得到测试结果；利用牛顿迭代法并结合实际芯片的特征，进行求解可快速收敛。

3.根据权利要求1所述的三轴磁传感器的测试方法，其特征在于：

所述三轴线圈为三轴亥姆霍兹线圈；将被测三轴磁传感器置入三轴亥姆霍兹线圈中，由于放置误差，三轴磁传感器的三个轴与三轴亥姆霍兹线圈的三个轴具有一定的角度。

4.根据权利要求1所述的三轴磁传感器的测试方法，其特征在于：

计算各参数值步骤中，通过迭代计算得出的参数包括XYZ三个轴的灵敏度，重要的跨轴系数，XYZ三个轴与线圈三个轴分别形成的夹角。

5.根据权利要求1所述的三轴磁传感器的测试方法，其特征在于：

三轴亥姆霍兹线圈的磁场发生器经过校准，本身轴与轴误差可忽略，磁场精准，恒定磁场为Mx,My,Mz，为已知量；

三轴磁传感器的灵敏度分别设定为Gx，Gy，Gz；三轴磁传感器关键跨轴系数Kx，Ky为未知量；忽略其他跨轴系数；

三轴线圈的坐标系M，三轴磁传感器坐标系H，假设两个坐标系夹角，XY平面内，三轴磁传感器芯片的X轴与磁场Mx的夹角为Rzx，芯片的Y轴与磁场My的夹角为Rzy；XZ或者YZ平面内，芯片的Z轴与磁场Mz，绕X轴转动的夹角为Rx，绕Y轴转动的夹角为Ry，四个角度未知量；

假设恒定的XYZ磁场下三个轴的输出分别为XiXo,XiYo,XiZo,YiXo,YiYo,YiZo,ZiXo,ZiYo,ZiZo,9个已知量；

根据坐标系转换原则有以下公式，其中未知参数9个，依次为Gx,Gy,Gz,Kx,Ky,Rzx,Rzy,Rx,Ry，其余皆为已知量：

6.根据权利要求5所述的三轴磁传感器的测试方法，其特征在于：

经过以上矩阵运算，有如下9个方程：

迭代的计算方法包括如下步骤：

(1)给定初始值Rx0,Ry0,Rzx0,Rzy0,Kx0,Ky0,Gx0,Gy0,Gz0作为误差判断的基础值；

(2)迭代计算方法，假设一共i次迭代；

第一次迭代，假设Rx,Ry,Rzx,Rzy,Kx,Ky为0，依据上述方程11，方程22，方程33依次计算Gx,Gy,Gz；

第二次迭代，根据已知的参数Mx,My,Mz以及第一次迭代计算的Gx,Gy,Gz,依据方程31计算Ry，依据方程21计算Rzx；依据方程32计算Rx，依据方程12计算Rzy，这里重点采用asin来计算，提高计算精度；

继续第i次迭代，根据i-1次迭代已知的所有参数以及公式继续进行迭代计算；

(3)判断经过i次迭代，所得计算结果是否达到要求精度，在每一步迭代后，都增加d的计算

这里，d越接近于0，计算结果精度越高，由此可得到三轴磁传感器器件本身的灵敏度Gx,Gy,Gz,跨轴系数Kx,Ky以及芯片放置时与线圈之前的夹角Rx,Ry,Rzx,Rzy；

(4)对三轴磁传感器的输出进行补偿修正，修正后的Xout,Yout,Zout公式如下：

即为器件本身灵敏度在单一X/Y/Z磁场分别作用下的输出，此数据为量产测试提供正确的交叉验证结果，从而提高量产整体校准精度。