CN102116852A - 一种通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法，通过两个磁场线圈正、反向磁场的四个合成磁场，计算得到其磁轴之间的正交度。本发明通过测量磁场线圈不同方向复现磁场的组合关系，计算得到三轴磁场线圈的不同磁轴之间正交度，通过该方法，可以将三轴磁场线圈正交度的测量误差由传统方法的±0.1°左右减小至±0.001°以下。

Description

一种通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法

技术领域

本发明专利涉及一种正交度测量方法，尤其是一种通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法。

背景技术

三轴磁场线圈都是由X轴、Y轴、Z轴三个方向互相垂直的线圈组合而成，三个线圈磁轴间的正交度主要依靠机械手段调节三个线圈骨架之间垂直度的方法予以保证。如果认为线圈磁轴与线圈骨架之间同轴，通过测量三个线圈骨架之间的正交度可以得到三个磁轴之间的正交度。由于线圈骨架机械性能、线圈绕组缠绕方式等限制，线圈磁轴与线圈骨架并非完全同轴。此时，传统的测量方法无法得到三轴磁轴之间的实际准确正交度。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法，其特征在于：通过两个磁场线圈正、反向磁场的四个合成磁场，计算得到其磁轴之间的正交度。

用稳流源给三轴磁场线圈的X轴、Y轴通一恒定电流，复现恒定磁场B_X、B_Y，并用标量磁强计测量B_X、B_Y的合成磁场B_XY1；改变X轴上的电流方向，保持电流大小不变，Y轴电流方向和大小都不变，复现恒定磁场-B_X、B_Y，并用标量磁强计测量-B_X、B_Y的合成磁场B_XY2。

同时改变X轴、Y轴上的电流方向，保持电流大小不变，复现恒定磁场-B_X、-B_Y，并用标量磁强计测量-B_X、-B_Y的合成磁场B_XY3；改变Y轴上的电流方向，保持电流大小不变，X轴电流方向和大小都不变，复现恒定磁场B_X、-B_Y，并用标量磁强计测量B_X、-B_Y的合成磁场B_XY4按以下公式计算X轴、Y轴的磁轴夹角，即X轴、Y轴的正交度：

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{XY}}=\arccos \frac{B_{\mathrm{XY}1}^2-B_{\mathrm{XY}2}^2+B_{\mathrm{XY}3}^2-B_{\mathrm{XY}4}^2}{8B_X{B}_Y};$

根据同样的方法，可以得到X轴、Z轴的正交度和Y轴、Z轴的正交度。

本发明通过测量磁场线圈不同方向复现磁场的组合关系，计算得到三轴磁场线圈的不同磁轴之间正交度，通过该方法，可以将三轴磁场线圈正交度的测量误差由传统方法的±0.1°左右减小至±0.001°以下。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的X轴、Y轴正交度测量示意图。

图2是本发明的X轴、Z轴正交度测量示意图。

图3是本发明的Y轴、Z轴正交度测量示意图。

具体实施方式

按以下步骤得到X轴、Y轴的正交度：

a)用稳流源给三轴磁场线圈的X轴、Y轴通一恒定电流，复现恒定磁场B_X、B_Y，并用标量磁强计测量B_X、B_Y的合成磁场B_XY1；

b)改变X轴上的电流方向，保持电流大小不变，Y轴电流方向和大小都不变，复现恒定磁场-B_X、B_Y，并用标量磁强计测量-B_X、B_Y的合成磁场B_XY2；

c)同时改变X轴、Y轴上的电流方向，保持电流大小不变，复现恒定磁场-B_X、-B_Y，并用标量磁强计测量-B_X、-B_Y的合成磁场B_XY3；

d)改变Y轴上的电流方向，保持电流大小不变，X轴电流方向和大小都不变，复现恒定磁场B_X、-B_Y，并用标量磁强计测量B_X、-B_Y的合成磁场B_XY4；

e)按以下公式计算X轴、Y轴的磁轴夹角，即X轴、Y轴的正交度。

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{XY}}=\arccos \frac{B_{\mathrm{XY}1}^2-B_{\mathrm{XY}2}^2+B_{\mathrm{XY}3}^2-B_{\mathrm{XY}4}^2}{8B_X{B}_Y}$

根据同样的方法，可以得到X轴、Z轴的正交度和Y轴、Z轴的正交度。

实例：

用GMS-19质子磁强计测量某三轴磁场线圈X轴与Y轴的正交度。磁场测量数据如下：

B_X＝50000.3nT，B_Y＝49999.2nT，B_XY1＝70747.2nT，B_XY2＝70673.3nT，B_XY3＝70747.4nT，B_XY4＝70747.4nT。

根据以上公式，可计算得到Φ_XY＝89.940°，即X轴与Y轴的夹角为89.940°。

根据同样的方法，可以得到X轴、Z轴的夹角和Y轴、Z轴的夹角。

Claims (3)

1.一种通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法，其特征在于：通过两个磁场线圈正、反向磁场的四个合成磁场，计算得到其磁轴之间的正交度。

2.根据权利要求1所述的通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法，其特征在于：用稳流源给三轴磁场线圈的X轴、Y轴通一恒定电流，复现恒定磁场B_X、B_Y，并用标量磁强计测量B_X、B_Y的合成磁场B_XY1；改变X轴上的电流方向，保持电流大小不变，Y轴电流方向和大小都不变，复现恒定磁场-B_X、B_Y，并用标量磁强计测量-B_X、B_Y的合成磁场B_XY2。

3.根据权利要求2所述的通过磁场测量三轴磁场线圈正交度的方法，其特征在于：同时改变X轴、Y轴上的电流方向，保持电流大小不变，复现恒定磁场-B_X、-B_Y，并用标量磁强计测量-B_X、-B_Y的合成磁场B_XY3；改变Y轴上的电流方向，保持电流大小不变，X轴电流方向和大小都不变，复现恒定磁场B_X、-B_Y，并用标量磁强计测量B_X、-B_Y的合成磁场B_XY4按以下公式计算X轴、Y轴的磁轴夹角，即X轴、Y轴的正交度：

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{XY}}=\arccos \frac{B_{\mathrm{XY}1}^2-B_{\mathrm{XY}2}^2+B_{\mathrm{XY}3}^2-B_{\mathrm{XY}4}^2}{8B_X{B}_Y};$

根据同样的方法，可以得到X轴、Z轴的正交度和Y轴、Z轴的正交度。

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