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

1、磁場測量技術(shù)是現(xiàn)代測量、測試中的一項關(guān)鍵技術(shù)，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(biāo)參考?，F(xiàn)代磁場測量裝置研制技術(shù)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(xué)自然基金項目水下重力磁力導(dǎo)航理論與技術(shù)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(biāo)，深入研究數(shù)字式磁通門傳感器的設(shè)計，研制樣機并將其應(yīng)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(jié)構(gòu)，設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)。論述了產(chǎn)生勻強磁場的球型反饋線圈的設(shè)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(xué)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(guān)系，仿真結(jié)果為球型骨架的設(shè)計制作提供了理論依據(jù)。以此為基礎(chǔ)，完成了球型磁場矢量PID反饋系統(tǒng)的設(shè)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(biāo)定。實驗驗證了系統(tǒng)設(shè)計的正確性。
　　論文利用標(biāo)準(zhǔn)三軸磁傳感器Mag-03MSB100和校準(zhǔn)單元Mag-03MS-CU對設(shè)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(biāo)定，標(biāo)定結(jié)