CN104678340A - 一种磁强计测量误差纠正方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁强计测量误差纠正方法及系统，所述磁强计测量误差纠正方法包括以下步骤：获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值；进行探头温度漂移纠正；进行电路温度漂移纠正；进行磁强计零点偏移纠正；以及进行探头正交度误差纠正。利用本发明提供的磁强计测量误差纠正方法可以有效的纠正磁强计探头温度漂移误差、磁强计电路温度漂移误差、磁强计零点漂移误差以及磁强计三轴正交度误差，提高磁强计测量精度。

Description

一种磁强计测量误差纠正方法及系统

技术领域

本发明涉及一种磁强计测量误差的纠正方法以及应用该方法的磁强计测量误差纠正系统。

背景技术

磁强计是一种用于测量磁场的仪器，常见的磁强计有多种实现体制，目前在卫星上使用最广泛的磁强计体制是磁通门磁强计。磁通门磁强计的精度、功耗、体积使得其非常适合在一般卫星上使用。设计一个高性能的星载磁强计仍然面临很多挑战，包括克服磁强计探头三轴正交度的影响，克服探头温度变化的影响，克服电路系统噪声的影响等。磁强计探头三轴方向并不是完美的相互正交，这就造成测量方向上的误差，通常在探头上加装专门的硬件纠正装置进行三轴正交度纠正，这种纠正方法抗震特性较差，而且加大了探头的尺寸和重量。探头温度对输出结果有较大影响，通常温度每变化一摄氏度，磁强计输出变化约万分之一，为克服探头温度变化的影响，通常将探头放置于卫星内部温度特性稳定的地方，但随着卫星的集成度不断提高，卫星内部电子系统对探头的影响越来越大。磁强计电路主要是模拟电路，其核心器件为运算放大器，运算放大器的温度漂移特性也是影响磁强计性能的一个主要因素。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种磁强计测量误差纠正方法，用于纠正磁强计探头及电路系统在测量过程中产生的各种误差。

一种磁强计测量误差纠正方法，包括以下步骤：

S1，获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值，所述磁强计测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述磁强计测量值包括：磁强计三轴误差纠正前测量值以及参考电压测量值；

S2，根据公式(I)进行探头温度漂移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{AD}}_{x0}={\mathrm{AD}}_x-f_x\left(T\right)\\ {\mathrm{AD}}_{y0}=A{D}_y-f_y\left(T\right)\\ {\mathrm{AD}}_{z0}={\mathrm{AD}}_z-f_z\left(T\right)\end{array}\right.---\left(I\right)$

其中AD_x、AD_y、AD_z为磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前磁场测量值，T为磁强计探头温度测量值，f_x(T)、f_y(T)、f_z(T)为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴温度漂移随探头温度测量值T变化的函数，AD_x0、AD_y0、AD_z0为经过探头温度漂移纠正后的磁场测量值；

S3，根据公式(II)进行电路温度漂移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x0}=A{D}_{x0}[R_{T0}/R]\\ B_{y0}=A{D}_{y0}[R_{T0}/R]\\ B_{z0}={\mathrm{AD}}_{z0}[R_{T0}/R]\end{array}\right.---\left(\mathrm{II}\right)$

其中R_T0为参考电压的标称值，R为参考电压测量值，B_x0、B_y0、B_z0为经过电路温度漂移纠正后的磁场测量值；

S4，根据公式(III)进行磁强计零点偏移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x1}=B_{x0}-\mathrm{\Δx}\\ B_{y1}=B_{y0}-\mathrm{\Δy}\\ B_{z1}=B_{z0}-\mathrm{\Δz}\end{array}\right.---\left(\mathrm{III}\right)$

其中Δx、Δy、Δz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量，B_x1、B_y1、B_z1为经过磁强计零点偏移纠正后的磁场测量值；

S5，根据公式(IV)进行探头正交度误差纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x\′}=(k_x{B}_{x1}-(k_y{B}_{y1}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\β})\cos \mathrm{\α}/\sin \mathrm{\β}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\γ})/\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}\\ B_{y\′}=(k_y{B}_{y1}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\β})/\sin \mathrm{\β}\\ B_{z\′}=k_z{B}_{z1}\end{array}\right.---\left(\mathrm{IV}\right)$

其中k_x、k_y、k_z为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数，α为磁强计探头X轴与Y轴实际夹角，β为探头Z轴与Y轴实际夹角，λ为探头X轴与Z轴实际夹角，B_x'、B_y'、B_z'为经过正交度误差纠正后的测量值。

与现有技术相比较，本发明提供的磁强计测量误差纠正方法以及应用该方法的磁强计测量误差纠正系统可以有效的纠正磁强计探头温度漂移误差、磁强计电路温度漂移误差、磁强计零点漂移误差以及磁强计三轴正交度误差，提高测量精度。

附图说明

图1为本发明提供的磁强计测量误差纠正方法流程图。

图2为磁强计探头温度漂移随探头温度变化的曲线图。

图3为磁强计探头正交度误差示意图。

图4为本发明提供的磁强计测量误差纠正系统的结构框图。

图5为本发明提供的磁强计测量误差纠正系统的误差纠正单元结构框图。

图6为本发明提供的磁强计测量误差纠正系统的工作模式示意图。

图7为本发明提供的磁强计测量误差纠正系统的测量帧格式。

图8为本发明提供的磁强计测量误差纠正系统的纠正参数帧格式。

主要元件符号说明

磁强计测量误差纠正系统       100

磁强测量子系统               10

探头                         11

探头X轴传感器                111

探头Y轴传感器                112

探头Z轴传感器                113

温度传感器                   114

模拟电路单元                 12

数据采集单元                 13

控制单元                     14

数据发送单元                 15

第一数据接收单元             16

参数存储单元                 17

误差纠正子系统                20

第二数据接收单元              21

误差纠正单元                  22

数据解析单元                  221

探头温漂纠正单元              222

电路温漂纠正单元              223

零点偏移误差纠正单元          224

正交度纠正单元                225

命令请求单元                  23

数据使用单元                  24

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的磁强计测量误差纠正方法。

请参见图1，本发明实施例提供一种磁强计测量误差纠正方法，包括以下步骤：

S1，获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值；所述磁强计测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述磁强计测量值包括：磁强计三轴误差纠正前磁场测量值以及参考电压测量值。

S2，根据公式(I)进行探头温度漂移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{AD}}_{x0}={\mathrm{AD}}_x-f_x\left(T\right)\\ {\mathrm{AD}}_{y0}=A{D}_y-f_y\left(T\right)\\ {\mathrm{AD}}_{z0}={\mathrm{AD}}_z-f_z\left(T\right)\end{array}\right.---\left(I\right)$

其中AD_x、AD_y、AD_z为磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前磁场测量值，T为磁强计探头温度测量值，f_x(T)、f_y(T)、f_z(T)为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴温度漂移随探头温度测量值T变化的函数，AD_x0、AD_y0、AD_z0为经过探头温度漂移纠正后的磁场测量值。

S3，根据公式(II)进行电路温度漂移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x0}=A{D}_{x0}[R_{T0}/R]\\ B_{y0}=A{D}_{y0}[R_{T0}/R]\\ B_{z0}={\mathrm{AD}}_{z0}[R_{T0}/R]\end{array}\right.---\left(\mathrm{II}\right)$

其中R_T0为参考电压的标称值，R为参考电压测量值，B_x0、B_y0、B_z0为经过电路温度漂移纠正后的磁场测量值。

S4，根据公式(III)进行磁强计零点偏移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x1}=B_{x0}-\mathrm{\Δx}\\ B_{y1}=B_{y0}-\mathrm{\Δy}\\ B_{z1}=B_{z0}-\mathrm{\Δz}\end{array}\right.---\left(\mathrm{III}\right)$

其中Δx、Δy、Δz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量，B_x1、B_y1、B_z1为经过磁强计零点偏移纠正后的磁场测量值。

S5，根据公式(IV)进行探头正交度误差纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x\′}=(k_x{B}_{x1}-(k_y{B}_{y1}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\β})\cos \mathrm{\α}/\sin \mathrm{\β}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\γ})/\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}\\ B_{y\′}=(k_y{B}_{y1}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\β})/\sin \mathrm{\β}\\ B_{z\′}=k_z{B}_{z1}\end{array}\right.---\left(\mathrm{IV}\right)$

其中k_x、k_y、k_z为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数，α为磁强计探头X轴与Y轴实际夹角，β为探头Z轴与Y轴实际夹角，λ为探头X轴与Z轴实际夹角，B_x'、B_y'、B_z'为经过正交度误差纠正后的测量值。

本发明实施例首先对磁强计的测量误差进行说明。一般地，所述磁强计测量误差包括以下四点：

(1)磁强计探头温度漂移

磁强计探头本身存在温度漂移，即不同温度下测量相同磁场，探头传感器的感应电压不同从而引起数据采集单元量化编码得到的值不同。这种温度漂移通常采用探头温度保护的方法进行校正，即将探头放置于一个温度变化小的环境中或者对探头进行太空棉包裹。

(2)磁强计电路温度漂移

磁强计的数字和模拟电路在不同的环境温度下，测量相同的磁场会得到不同的测量值，这种电路温度造成的测量误差叫做电路温漂。在通常的设计中，需要使用低温漂的元器件或者使用专门的温度漂移特性相反的元器件进行校正。

(3)磁强计零点漂移

磁强计本身存在零点偏移，即测量零磁场时，输出的测量值并不为零而为某一个固定值，这完全取决于模拟电路的设计。在通常的磁强计中，使用专门的调零电路进行硬件校正。

(4)磁强计三轴正交度误差

磁强计探头三轴方向并不是完美的相互正交，这就造成测量方向上的误差。通常在探头上加装专门的硬件纠正装置进行三轴正交度纠正，这种纠正方法抗震特性较差，而且加大了探头的尺寸和重量。

步骤S1中，所述磁强计测量误差纠正参数包括：

(1)磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量Δx、Δy、Δz；

(2)磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数k_x、k_y、k_z；

(3)磁强计探头X轴与Y轴实际夹角α，Z轴与Y轴实际夹角β，X轴与Z轴实际夹角λ；

(4)磁强计探头温度测量值T；

(5)磁强计探头X轴、Y轴、Z轴温度漂移函数Dx＝f_x(T)，Dy＝f_y(T)，Dz＝f_z(T)，其中T为探头温度，Dx、Dy、Dz为探头温度漂移导致的测量误差；

(6)参考电压的标称值R_T0。

所述磁强计测量值包括：

(1)磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前测量值AD_x、AD_y、AD_z；

(2)参考电压测量值R。

上述磁强计测量误差纠正参数与磁强计测量值中，所述探头温度测量值T为当前实际测量值，可以通过设置于探头内部的温度传感器获取；所述磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前测量值AD_x、AD_y、AD_z由磁强计探头直接获取；所述参考电压测量值R用于纠正电路温度漂移误差，可以通过在磁强计电路中增加参考电压测量电路获取。所述磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角以及参考电压的标称值可以在磁强计的生产过程中存储于磁强计的内部，用户可以通过向磁强计发送请求指令调用上述数据。

步骤S2中，磁强计探头温度漂移纠正前的测量值和探头温度一般呈现近似的线性关系或阶梯式的线性关系。请参见图2，该图中实测的两组数据为被测磁场强度分别为30000nT和-30000nT时，磁强计Z轴的探头温度漂移随探头温度T的变化关系，图中实线部分代表被测磁场强度为30000nT，虚线部分代表被测磁场强度为-30000nT。

可以建立探头三轴温度漂移随温度T的变化关系函数：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Dx}=f_x\left(T\right)\\ \mathrm{Dy}=f_y\left(T\right)\\ \mathrm{Dz}=f_z\left(T\right)\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中T为探头温度测量值，Dx、Dy、Dz分别为探头X轴、Y轴、Z轴的温度漂移，它是磁强计当前温度T下测量值与标准温度T₀下测量值的误差，即：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Dx}={\mathrm{AD}}_x-{\mathrm{AD}}_{x0}\\ \mathrm{Dy}={\mathrm{AD}}_y-{\mathrm{AD}}_{y0}\\ \mathrm{Dz}=A{D}_z-{\mathrm{AD}}_{z0}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中AD_x,AD_y,AD_z分别为磁强计在当前温度T下测量某一磁场时X、Y、Z三轴测量结果；AD_x0,AD_y0,AD_z0分别为磁强计在标准温度T₀下测量同一磁场强度时X、Y、Z三轴测量结果的标准值。

图2中的函数关系可近似为线性关系：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x\left(T\right)=g_x\·T\\ f_y\left(T\right)=g_y\·T\\ f_z\left(T\right)=g_z\·T\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，g_x、g_y、g_z分别为探头X轴、Y轴、Z轴的线性系数。

根据(1)～(3)可以得出标准温度T₀下测量结果的标准值的计算方法为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{AD}}_{x0}={\mathrm{AD}}_x-g_x\·T\\ {\mathrm{AD}}_{y0}=A{D}_y-g_y\·T\\ {\mathrm{AD}}_{z0}={\mathrm{AD}}_z-g_z\·T\end{array}\right.---\left(4\right)$

步骤S3中，探头X轴、Y轴、Z轴和参考电压在电路温漂纠正前的测量值随电路温度的变化是一致的，即X轴、Y轴、Z轴和参考电压的电路温度漂移具有一致性。因此可以利用参考电压的相对变化纠正探头X轴、Y轴、Z轴测量值。所述参考电压一般由专门的低温度漂移参考电压生成芯片生成，如凌特公司的LT6656、美国德州仪器公司的REF5050芯片等，其输出值受温度影响非常小。参考电压测量值得获取可以通过在磁强计的电路中增加专门的参考电压测量电路实现。所述电路温度漂移纠正的计算方法如下：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x0}=A{D}_{x0}[R_{T0}/R]\\ B_{y0}=A{D}_{y0}[R_{T0}/R]\\ B_{z0}={\mathrm{AD}}_{z0}[R_{T0}/R]\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中R_T0为参考电压的标称值，R为参考电压当前测量值，[R_T0/R]即为参考电压的标称值相对参考电压当前值的变化；AD_x0、AD_y0、AD_z0分别为磁强计原始测量值经过探头温漂纠正后得到的测量值；B_x0、B_y0、B_z0分别为电路温度漂移和零点偏移纠正后的测量值。

步骤S4中，磁强计本身存在零点偏移，即测量零磁场时，输出的测量值并不为零而为某一个固定值，所述磁强计零点偏移纠正的计算方法如下：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x1}=B_{x0}-\mathrm{\Δx}\\ B_{y1}=B_{y0}-\mathrm{\Δy}\\ B_{z1}=B_{z0}-\mathrm{\Δz}\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中Δx、Δy、Δz分别为探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移补偿；B_x1、B_y1、B_z1分别为磁强计零点偏移纠正后的磁场测量值。

步骤S5中，通常磁强计探头三轴并不是完美的正交，而是存在一定的偏差，请参见图3，该图为磁强计探头正交度误差示意图，图中O-xyz方向为探头内三轴实际的坐标系，O-x'y'z'为理想情况下探头内三轴相互正交的坐标系。不妨假设z和z'重合，则磁强计探头X轴与Y轴的夹角为α，X轴与Z轴的夹角为γ，Y轴与Z轴的夹角为β，α、β、γ的数值可以由专门的测量方法得到。所述正交度误差纠正方法即求x、y、z三个方向的磁场测量值在x'、y'、z'方向上的投影，计算方法如下：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x\′}=(k_x{B}_{x1}-(k_y{B}_{y1}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\β})\cos \mathrm{\α}/\sin \mathrm{\β}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\γ})/\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}\\ B_{y\′}=(k_y{B}_{y1}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\β})/\sin \mathrm{\β}\\ B_{z\′}=k_z{B}_{z1}\end{array}\right.---\left(7\right)$

其中k_x、k_y、k_z为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数，α为磁强计探头X轴与Y轴实际夹角，β为Z轴与Y轴实际夹角，λ为X轴与Z轴实际夹角，B_x'、B_y'、B_z'为经过正交度误差纠正后的测量值。

请参见图4，本发明还提供一种应用上述测量误差纠正方法进行误差纠正的磁强计测量误差纠正系统100，包括：磁强测量子系统10，用于采集磁强计测量值与测量误差纠正参数，其中所述磁强计测量值包括：磁场测量值以及参考电压测量值，所述测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值。误差纠正子系统20，接收所述磁强计测量值与测量误差纠正参数，对所述磁场测量值依次进行探头温度漂移纠正、电路温度漂移纠正、零点偏移纠正以及正交度误差纠正。

所述磁强测量子系统10包括：探头11、模拟电路单元12、数据采集单元13、控制单元14、数据发送单元15、第一数据接收单元16、参数存储单元17。

所述探头11可以感应外界磁场和探头的温度，包括：三个方向相互正交磁场传感器，即探头X轴传感器111、探头Y轴传感器112、探头Z轴传感器113，以及温度传感器114。在上述感应磁场的过程中会引入探头温度漂移误差和探头正交度误差。所述模拟电路单元12与所述探头11连接，用于处理探头11输出的感应信号。在上述感应信号的处理过程中会引进零点偏移误差和电路温度漂移误差。所述数据采集单元13连接所述模拟电路单元12，将经由所述模拟电路单元12处理后的感应信号进行量化编码，形成数据。在上述量化处理过程中，所述数据采集单元13会引入电路温度漂移误差。所述控制单元14分别连接数据采集单元13、数据发送单元15、参数存储单元17和第一数据接收单元16，用于控制所述磁强计测量误差纠正系统100的数据采集、数据接收、数据发送以及解析接收到的由误差纠正子系统20发送的指令。所述数据发送单元15将磁强计测量值与测量误差纠正参数分别以测量帧和纠正参数帧的形式发送给所述误差纠正子系统20。所述第一数据接收单元16接收来自误差纠正子系统20的指令，并将该指令发送给控制单元14。所述参数存储单元17存储用于纠正测量误差的各种参数，包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值。

所述误差纠正子系统20包括：第二数据接收单元21、误差纠正单元22、命令请求单元23以及数据使用单元24。

所述第二数据接收单元21接受来自数据发送单元15的测量帧和纠正参数帧，并将上述测量帧和纠正参数帧发送给误差纠正单元22。所述误差纠正单元22的输入连接第二数据接收单元21，输出连接数据使用单元24，所述误差纠正单元22对接收到的数据进行解析和误差纠正，纠正后的数据供数据使用单元24使用。请参见图5，所述误差纠正单元22进一步包括：数据解析单元221，用于解析解析接收到的原始的三轴测量值和各种误差纠正参数；探头温漂纠正单元222，用于对探头温度漂移误差进行纠正；电路温漂纠正单元223，用于对电路温度漂移误差进行纠正；零点偏移误差纠正单元224，用于对零点偏移误差进行纠正；正交度纠正单元225，用于对探头正交度误差进行纠正。所述命令请求单元23连接第一数据接收单元16，可以生成测量请求指令和纠正参数请求指令。根据磁强计测量误差纠正系统100工作方式的不同而给所述第一数据接收单元16发送不同的指令。

所述磁强计测量误差纠正系统100有两种工作方式：自动发送模式和查询模式。请参见图6，该图为磁强计测量误差纠正系统工作模式示意图。磁强计测量误差纠正系统100在开机后默认处于自动发送模式，在该模式下磁强测量子系统按照一定周期以一定的格式向误差纠正子系统发送测量帧。当磁强测量子系统接收到来自误差纠正子系统发送的测量请求指令后，磁强计测量误差纠正系统100由自动发送模式进入查询模式，所述测量请求指令由连续三个字节的数据组成。在查询模式下磁强测量子系统每接收到一个来自误差纠正子系统发送的测量请求指令，则发送一帧测量帧。若磁强测量子系统在查询模式下超过指定时间没有收到测量请求指令，则磁强计测量误差纠正系统100重新回到自动发送模式。当磁强测量子系统接收到来自误差纠正子系统发送的纠正参数请求指令后，磁强计测量误差纠正系统100磁强测量子系统10发送一帧纠正参数帧，磁强计测量误差纠正系统100的工作方式不发生改变。所述纠正参数请求指令由不同于测量请求指令的连续三个字节的数据组成。误差纠正子系统在得到测量帧和纠正参数帧后，才能对X、Y、Z三轴测量值的原始数据进行修正处理。

请参见图7，该图为磁强计测量误差纠正系统100测量帧格式，所述测量帧的帧格式包括：帧头、测量帧的标志字、数据块以及本帧的校验字节，其中所述数据块包括X轴测量值、Y轴测量值、Z轴测量值以及参考电压值。

请参见图8，该图为磁强计测量误差纠正系统100纠正参数帧格式，所述纠正参数帧的帧包括：帧头、纠正参数帧的标志字、数据块以及本帧的校验字节，其中所述数据块包括三轴零点偏移值、三轴系数、探头三轴温度漂移系数、探头温度测量值、探头三轴实际夹角以及参考电压标称值。

本发明提供的磁强计测量误差纠正方法以及应用该方法的磁强测量误差纠正系统可以有效的纠正磁强计探头温度漂移误差、磁强计电路温度漂移误差、磁强计零点漂移误差以及磁强计三轴正交度误差，提高测量精度。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种磁强计测量误差纠正方法，包括以下步骤：

S1，获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值；所述磁强计测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述磁强计测量值包括：磁强计三轴误差纠正前测量值以及参考电压测量值；

S2，根据公式(I)进行探头温度漂移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{AD}}_{x0}={\mathrm{AD}}_x-f_x\left(T\right)\\ {\mathrm{AD}}_{y0}={\mathrm{AD}}_y-f_y\left(T\right)\\ {\mathrm{AD}}_{z0}={\mathrm{AD}}_z-f_z\left(T\right)\end{array}\right.---\left(I\right)$

其中AD_x、AD_y、AD_z为磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前磁场测量值，T为磁强计探头温度测量值，f_x(T)、f_y(T)、f_z(T)为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴温度漂移随探头温度测量值T变化的函数，AD_x0、AD_y0、AD_z0为经过探头温度漂移纠正后的磁场测量值；

S3，根据公式(II)进行电路温度漂移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x0}={\mathrm{AD}}_{x0}[R_{T0}/R]\\ B_{y0}={\mathrm{AD}}_{y0}[R_{T0}/R]\\ B_{z0}={\mathrm{AD}}_{z0}[R_{T0}/R]\end{array}\right.---\left(\mathrm{II}\right)$

其中R_T0为参考电压的标称值，R为参考电压测量值，B_x0、B_y0、B_z0为经过电路温度漂移纠正后的磁场测量值；

S4，根据公式(III)进行磁强计零点偏移纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x1}=B_{x0}-\mathrm{\Δx}\\ B_{y1}=B_{y0}-\mathrm{\Δy}\\ B_{z1}=B_{z0}-\mathrm{\Δz}\end{array}\right.---\left(\mathrm{III}\right)$

其中Δx、Δy、Δz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量，B_x1、B_y1、B_z1为经过磁强计零点偏移纠正后的磁场测量值；

S5，根据公式(IV)进行探头正交度误差纠正：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_{x^{\′}}=(k_x{B}_{x1}-(k_y{B}_{y1}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\β})\cos \mathrm{\α}/\sin \mathrm{\β}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\γ})/\sin \mathrm{\α\γ}\sin \mathrm{\γ}\\ B_{y^{\′}}=(k_y{B}_{y1}-k_z{B}_{z1}\cos \mathrm{\β})/\sin \mathrm{\β}\\ B_{z^{\′}}=k_z{B}_{z1}\end{array}\right.---\left(\mathrm{IV}\right)$

其中k_x、k_y、k_z为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数，α为磁强计探头X轴与Y轴实际夹角，β为探头Z轴与Y轴实际夹角，λ为探头X轴与Z轴实际夹角，B_x'、B_y'、B_z'为经过正交度误差纠正后的测量值。

2.一种磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，包括：磁强测量子系统与误差纠正子系统；所述磁强测量子系统用于采集磁强计测量值与测量误差纠正参数，其中所述磁强计测量值包括：磁场测量值以及参考电压测量值，所述测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述误差纠正子系统接收所述磁强计测量值与测量误差纠正参数，对所述磁场测量值依次进行探头温度漂移纠正、电路温度漂移纠正、零点偏移纠正以及正交度误差纠正。

3.如权利要求2所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，所述磁强测量子系统包括：

探头，用于感应外界磁场和探头自身的温度，包括三个方向相互正交的磁场传感器以及一个温度传感器；

模拟电路单元，与所述探头连接，用于处理所述探头输出的感应信号；

数据采集单元，连接所述模拟电路单元，将经由所述模拟电路单元处理的感应信号进行量化编码；

控制单元，分别连接所述数据采集单元、数据发送单元、参数存储单元和第一数据接收单元，用于控制数据采集、数据接收、数据发送以及解析由所述误差纠正子系统发送的指令；

数据发送单元，在所述控制单元的控制下将所述磁强计测量值、测量误差纠正参数分别以测量帧、纠正参数帧的形式发送给所述误差纠正子系统；

第一数据接收单元，接收来自所述误差纠正子系统的测量请求指令和纠正参数请求指令，并将上述指令发送给所述控制单元；

参数存储单元，用于存储所述测量误差纠正参数。

4.如权利要求3所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，所述测量帧的帧格式包括：帧头、测量帧的标志字、X轴测量值、Y轴测量值、Z轴测量值以及参考电压值以及本帧校验字节。

5.如权利要求3所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，所述纠正参数帧的帧包括：帧头、纠正参数帧的标志字、三轴零点偏移值、三轴方向上被测磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴温度漂移系数、探头温度测量值、探头三轴实际夹角、参考电压标称值、以及本帧校验字节。

6.如权利要求3所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，所述误差纠正子系统包括：

第二数据接收单元，接受来自所述磁强测量子系统的测量帧、纠正参数帧，并将上述测量帧、纠正参数帧发送给误差纠正单元；

误差纠正单元，其输入连接所述第二接数据接收单元，输出连接数据使用单元，对接收到的数据进行解析和误差纠正；

命令请求单元，生成测量请求指令和纠正参数请求指令并发送给所述磁强测量子系统。

7.如权利要求6所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，所述误差纠正单元进一步包括：

数据解析单元，用于解析接收到的磁强计测量值和测量误差纠正参数，所述数据解析单元的输入连接所述第二接数据接收单元，输出连接探头温漂纠正单元；

探头温漂纠正单元，所述探头温漂纠正单元的输入与所述数据解析单元的输出连接，用于对探头温度漂移误差进行纠正；

电路温漂纠正单元，所述电路温漂纠正单元的输入与所述探头温漂纠正单元的输出连接，用于对电路温度漂移误差进行纠正；

零点偏移误差纠正单元，所述零点偏移误差纠正单元的输入与所述电路温漂纠正单元的输出连接，用于对零点偏移误差进行纠正；

正交度纠正单元，所述正交度纠正单元的输入与所述零点偏移误差纠正单元的输出连接，用于对探头正交度误差进行纠正。

8.如权利要求6所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，磁强测量子系统接收到来自误差纠正子系统发送的纠正参数请求指令后，所述磁强测量子系统向所述误差纠正子系统发送一帧纠正参数帧。

9.如权利要求6所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，所述磁强计测量误差纠正系统在开机后进入自动发送模式，在该模式下所述磁强测量子系统按照一定周期向误差纠正子系统发送测量帧。

10.如权利要求9所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，所述磁强测量子系统在自动发送模式下接收到来自误差纠正子系统发送的测量请求指令后，所述磁强计测量误差纠正系统进入查询模式，在该模式下所述磁强测量子系统每接收到一个测量请求指令向所述误差纠正子系统发送一帧测量帧，在查询模式下若所述磁强测量子系统超过指定时间没有收到测量请求指令，所述磁强计测量误差纠正系统重新回到所述自动发送模式。