磁力計為什麼要進行校準 | 普宙

2021-02-24 GDU科技大本營

 磁力計(Magnetic、M-Sensor)也叫地磁、磁感器、磁強計、電子羅盤,通常採用各向異性磁致電阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料來檢測空間中磁感應強度的大小。這種具有晶體結構的合金材料對外界的磁場很敏感,磁場的強弱變化會導致AMR自身電阻值發生變化,從而測出各向磁場強度。磁力計主要是通過感知地球磁場的存在來計算磁北極的方向,測量設備的方位,屬於導航用傳感器,可以用在飛機,飛彈,汽車,手機等。地球上磁場強度範圍大概0.5-0.6高斯(GS)即50-60μT,由於地球磁場太過於微弱,一個普通的手機喇叭當相距2釐米時的磁場都有4高斯,這一特點使得針對電子設備表面地球磁場的測量很容易受到電子設備本身的幹擾。

  

        磁力計的幹擾源

 當在沒有外界幹擾的情況下,地球上各地的磁場都具有恆定的大小和方向如圖所示。但實際情況是,本地磁場通常都夾雜著幹擾磁場,分為:硬磁場幹擾和軟磁場幹擾。

沒有幹擾情況下的磁場分布

 兩軸磁力計中,沿著水平面方向分布著兩個互相垂直的磁傳感器(X和Y),它們分別能夠測量各自方向上磁場的大小和方向,如圖。

  

兩軸電子羅盤測量地磁場原理圖

當磁力計在保持水平面並旋轉360°後,便可通過磁傳感器得到的測量數據繪製出如圖所示的曲線圖,即各點的相對位置圖(轉換可得到實際的方位)。其中,傳感器X和Y的測量數據對應於圖中各點在X軸和Y軸的坐標值。圖中的單位為mG,地球的磁場約為0.5G。

     沒有幹擾時,在水平面內測得的地磁場數據圖

幹擾

   當在沒有外界幹擾的情況下,地球上各地的磁場都具有恆定的大小和方向如圖所示。但實際情況是,本地磁場通常都夾雜著幹擾磁場,分為:硬磁場幹擾和軟磁場幹擾。

   當磁力計的所在的環境中存在磁偶極子時,便會產生硬磁幹擾。例如,裝在汽車後視鏡中的磁傳感器會受到車上磁偶極子的影響,像音響設備、引擎、風扇的電機、導線中的直流電和電池等。由於這些偶極子都會產生一個附加的磁場(恆定磁場,類似地磁場,可看作是一個向量場),因此,當疊加到一起時,實際的測量曲線將原圖的基礎上發生偏移(相當於原圖各點都進行了相同的向量運算),如圖。 

硬磁場幹擾情況下的地磁場測量圖

軟磁幹擾

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