[发明专利]一种矢量磁场传感器正交误差标定装置和修正方法

说明书

本发明公开一种矢量磁场传感器正交误差标定装置，具有两个同心设置，安装于装置底座上，且左右方向可调的亥姆赫兹线圈，用于产生定量磁场环境。在装置底座中部设计有升降台，其上安装有校准角度器；校准角度器上安装有矢量磁场传感器；由升降台调节矢量磁传感器的垂直位置，由校准角度器控制矢量磁场传感器朝向与两个亥姆赫兹线圈间产生的磁场方向呈现指定偏向角。矢量磁场传感器用于获取不同磁场环境下的三轴磁测数据，并根据三轴磁测数据，通过标定三阶灵敏度矩阵并进行逆灵敏度矩阵反演，修正矢量磁场测量结果的非正交误差。本发明实现对矢量磁场测量结果非正交误差的修正，以保障磁矢量测量的精度。

技术领域

本发明属于矢量磁场测量领域，涉及一种标定装置和修正方法，具体来说是一种矢量磁场传感器正交误差标定装置和修正方法。

背景技术

磁测是一个矢量的物理场，高精度磁场矢量的测量常通过合成其三轴正交分量的方式实现。

矢量磁场传感器三个敏感轴的正交度决定了磁矢量测量的精度，受磁敏材料非正交各向性影响，所采集的磁场分量实际上并非完全正交，其产生的误差会导致磁场传感器矢量磁测精度的下降。

为了减弱因磁场传感器敏感轴正交性误差造成的磁测精度下降，目前一般是通过严格调整磁探头三个敏感轴的正交关系或者利用硬件修正电路来实现。然而，这些方式通常伴随着操作难度大、可靠性低以及成本上涨的问题，对于封装好的矢量磁探头也不具备较好的适用性。

发明内容

本发明针对现有矢量磁场传感器正交性误差修正方法的不足，提供了一种矢量磁场传感器正交误差标定装置可以令进行正交性修正的磁场传感器在指定偏向角处固定，供其执行标定工作；本发明提出的修正方法通过采集标定装置标定矢量磁场传感器的三阶灵敏度矩阵，并进行逆灵敏度矩阵反演，实现对矢量磁场测量结果非正交误差的修正，以保障磁矢量测量的精度。

本发明矢量磁场传感器正交误差标定装置，具有两个同心设置，安装于装置底座上，且左右方向可调的亥姆赫兹线圈，一个竖直方向可调的校准角度器，以及校准角度器上安装的矢量磁场传感器。

其中，两个亥姆赫兹线圈用于产生定量磁场环境。校准角度器用于控制矢量磁场传感器朝向与两个亥姆赫兹线圈间产生的磁场方向呈现指定偏向角。矢量磁场传感器用于获取不同磁场环境下的三轴磁测数据。

通过上述装置可获取修正正交误差所需要的数据，方法如下：

步骤1：使两个亥姆赫兹线圈距离装置底座中心的垂直距离为亥姆赫兹线圈半径的1/2。

步骤2：在校准角度器上安装矢量磁场传感器。

步骤3：调整校准角度器竖直位置，令矢量磁场传感器探头中心与两个亥姆赫兹线圈组的圆心共线。

步骤4：将通过前述步骤设置好的矢量磁场传感器正交误差标定装置放置于磁屏蔽环境中。

步骤5：矢量磁场传感器x、y、z三轴标定。

x轴标定：使矢量磁场传感器x轴正方向位于两个亥姆赫兹线圈的圆心连线上；随后通过两个亥姆赫兹线圈组施加定量磁场，记录不同磁场环境下的矢量磁场传感器读数。

y轴标定：使矢量磁场传感器y轴正方向位于两个亥姆赫兹线圈组的圆心共连线上；随后通过两个亥姆赫兹线圈施加定量磁场，记录不同磁场环境下的矢量磁场传感器读数。

z轴标定：使矢量磁场传感器z轴正方向位于两个亥姆赫兹线圈组的圆心共连线上；随后通过两个亥姆赫兹线圈施加定量磁场，记录不同磁场环境下的矢量磁场传感器读数。

根据矢量磁场传感器读数，通过标定三阶灵敏度矩阵并进行逆灵敏度矩阵反演，修正矢量磁场测量结果的非正交误差，具体方法为：

步骤1：利用电流源和磁通门传感器获得磁场-电流关系曲线。