KR101861249B1 - Orthogonality corrected 3-axis magnetometer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 드론에 탑재 가능한 초속형 경량의 직교성 보정된 3축 자력계를 제공할 수 있어, 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등이 가능하다.The present invention can provide a hypo speed lightweight orthogonality-corrected triaxial magnetometer that can be mounted on a drone, and it is possible to grasp underground objects, an underwater object, a geological structure, or perform a geological survey.

Description

직교성 보정된 3축 자력계{Orthogonality corrected 3-axis magnetometer}Orthogonality corrected 3-axis magnetometer < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 자기장 세기 측정 기술에 관련한 것으로, 특히 직교성 보정된 3축 자력계에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a technique for measuring magnetic field strength, and more particularly, to a triaxial magnetometer having orthogonality correction.

MAD(Magnetic Anomaly Detection) 기술은 군사적인 목적 뿐만 아니라 지질학적인 목적으로 사용되고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2012-0133709호(2012. 12. 11) 등에서 플럭스게이트(Fluxgate)를 이용한 자력계를 제안하고 있다. Magnetic Anomaly Detection (MAD) technology is used for both military and geological purposes. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0133709 (December 12, 2012) proposes a magnetometer using a flux gate.

항공기 분야에서는 정교한 직교성을 가지지 못할 경우 항공기가 흔들리게 되므로, 3축 플럭스게이트 자력계가 사용되지 못하고, 스칼라 자력계가 사용되어 왔다. 최근 작은 크기의 드론(Drone)이 군사용 항공기들을 대체하고 있는 추세이다.In the aircraft sector, if the sophisticated orthogonality is not achieved, the aircraft will be shaken, so a 3-axis fluxgate magnetometer is not used and a scalar magnetometer has been used. Recently, small size drone is replacing military aircraft.

따라서, 본 발명자는 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등에 이용되는 작은 크기의 드론에 탑재할 수 있는 직교성 보정된 3축 자력계에 대한 연구를 하게 되었다.Therefore, the present inventor has conducted research on orthogonality-corrected triaxial magnetometers that can be mounted on a small sized drone used for underground objects, underwater objects, geological structure grids, and geological exploration.

대한민국 공개특허 제10-2012-0133709호(2012. 12. 11)Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0133709 (December 12, 2012)

본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등에 사용되는 작은 크기의 드론에 탑재할 수 있는 직교성 보정된 3축 자력계를 제공함을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an orthogonality-corrected triaxial magnetometer which can be mounted on a small-sized drone used for underground buried objects, underwater objects, geological structure analysis, and geological exploration.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 직교성 보정된 3축 자력계가 서로 직교하도록 설치되는 3개의 x, y, z축 자력계와; 상기 3개의 x, y, z축 자력계 각각에 의해 출력되는 외부 자기장에 따른 전압신호로부터 각각 자기장 세기를 측정하는 3개의 측정회로부와; 상기 3개의 측정회로부에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기에 대해 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정하는 제어부를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnetometer including three x, y, and z-axis magnetometers that are orthogonally-corrected three-axis magnetometers installed perpendicular to each other; Three measurement circuitry for measuring the magnetic field intensity from the voltage signal according to the external magnetic field output by each of the three x, y and z axis magnetometers; A controller for correcting a magnetic field intensity error caused by orthogonality errors of three x, y, and z-axis magnetometers with respect to three magnetic field intensities measured by the three measurement circuit units, respectively; And the like.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 제어부가 상기 3개의 측정회로부에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기값을 직교성 보정을 위한 행렬과 행렬 연산하여 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값을 구하는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, the controller calculates three orthogonally-corrected magnetic field intensity values by performing matrix operation of the three magnetic field intensity values measured by the three measurement circuit sections with a matrix for orthogonality correction, do.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 제어부가 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값 각각을 제곱하여 합산한 값을 루트 연산하여 직교성 보정된 자기장 크기를 획득하는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, the control unit obtains the orthogonality-corrected magnetic field magnitude by root-summing the values obtained by squaring each of the three magnetic field strength values orthogonally corrected.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 직교성 보정을 위한 행렬은 상기 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성이 보장되는 3축의 자기장안에서 실험적으로 구해지는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, the matrix for orthogonality correction is obtained experimentally in a three-axis magnetic field ensuring orthogonality of the three x, y, z-axis magnetometers.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 x, y, z축 자력계가 플럭스게이트인 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, the x, y and z axis magnetometers are fluxgates.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 각 측정회로부가 특정 주파수 신호를 출력하는 오실레이터와; 상기 오실레이터에 의해 출력되는 특정 주파수 신호를 증폭하여 플럭스게이트의 제1권선에 인가하는 증폭기와; 플럭스게이트의 제2권선에 의해 유도되는 전류에 의해 보상 자기장을 발생시키는 보상권선과; 상기 오실레이터로부터 특정 주파수 신호를 전달받아 상기 보상권선에 의해 발생된 보상 자기장에 의한 기전력을 반송 주파수 신호로 변조하여 출력하는 복조기와; 상기 복조기에 의해 출력되는 반송 주파수 신호를 저역 필터링하여 출력하는 저역필터와; 상기 저역필터에 의해 저역 필터링된 신호와 기준신호를 비교하여 출력하는 피드백 증폭기와; 상기 피드백 증폭기에 의해 출력되는 아날로그 주파수 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD컨버터를; 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, there is provided an oscillator comprising: an oscillator for outputting a specific frequency signal; An amplifier for amplifying and applying a specific frequency signal output by the oscillator to a first winding of the fluxgate; A compensating winding generating a compensating magnetic field by a current induced by a second winding of the fluxgate; A demodulator that receives a specific frequency signal from the oscillator and modulates the electromotive force generated by the compensation magnetic field by the compensation winding to a carrier frequency signal and outputs the carrier frequency signal; A low-pass filter for low-pass filtering the carrier frequency signal output by the demodulator; A feedback amplifier for comparing the low-pass filtered signal by the low-pass filter with a reference signal; An AD converter for converting an analog frequency signal output from the feedback amplifier into a digital signal and outputting the digital signal; .

본 발명은 드론에 탑재 가능한 초속형 경량의 직교성 보정된 3축 자력계를 제공할 수 있어, 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등이 가능한 효과가 있다. The present invention can provide a three-axis magnetometer that can be mounted on a drone and is lightweight, orthogonally-corrected, and has the effect of grasping underground objects, an underwater object, grasping a geological structure, and exploring geological features.

도 1 은 본 발명에 따른 직교성 보정된 3축 자력계의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 직교성 보정된 3축 자력계의 측정회로부의 일 실시예의 구성을 도시한 회로도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an orthogonality-corrected 3-axis magnetometer according to the present invention.
2 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a measurement circuit portion of an orthogonality-corrected 3-axis magnetometer according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms used throughout the specification of the present invention have been defined in consideration of the functions of the embodiments of the present invention and can be sufficiently modified according to the intentions and customs of the user or operator. It should be based on the contents of.

도 1 은 본 발명에 따른 직교성 보정된 3축 자력계의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 직교성 보정된 3축 자력계(100)는 3개의 x, y, z축 자력계(110)와, 3개의 측정회로부(120)와, 제어부(130)를 포함하여 이루어진다.1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an orthogonality-corrected 3-axis magnetometer according to the present invention. As shown in FIG. 1, the orthogonally-corrected three-axis magnetometer 100 includes three x, y, and z-axis magnetometers 110, three measurement circuit units 120, and a control unit 130.

상기 3개의 x, y, z축 자력계(110)는 서로 직교하도록 설치된다. 예컨대, 3개의 x, y, z축 자력계(110)가 3개의 x, y, z축 플럭스게이트일 수 있다. 3개의 x, y, z축 플럭스게이트는 제1권선(111)과 제2권선(112)을 포함한다. 예컨대, 3개의 x, y, z축 플럭스게이트가 균일한 자기장을 발생시키는 헬름홀츠 코일(Helmhiltz coil)로 구현될 수 있다.The three x, y, z-axis magnetometers 110 are installed orthogonally to each other. For example, three x, y, z-axis magnetometers 110 may be three x, y, z-axis fluxgates. The three x, y, and z-axis fluxgates include a first winding 111 and a second winding 112. For example, three x, y, and z-axis fluxgates may be implemented with a Helmhiltz coil that generates a uniform magnetic field.

자기 소스(Magnetic source)에 의한 외부 자기장이 3개의 x, y, z축 플럭스게이트의 제1권선(111)과 제2권선(112)에 인가되면, 외부 자기장에 따른 전압신호가 각각 3개의 x, y, z축 플럭스게이트로부터 출력된다. When an external magnetic field by a magnetic source is applied to the first winding 111 and the second winding 112 of the three x, y, and z-axis fluxgates, the voltage signal according to the external magnetic field is three x , y, and z-axis fluxgates.

상기 3개의 측정회로부(120)는 상기 3개의 x, y, z축 자력계(110) 각각에 의해 출력되는 외부 자기장에 따른 전압신호로부터 각각 자기장 세기를 측정한다.The three measurement circuit units 120 respectively measure the magnetic field intensity from the voltage signals corresponding to the external magnetic fields output by the three x, y, and z axis magnetometers 110.

상기 제어부(130)는 상기 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기에 대해 3개의 x, y, z축 자력계(110)의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정한다. The controller 130 corrects the magnetic field intensity errors due to the orthogonality errors of the three x, y, and z-axis magnetometers 110 with respect to the three magnetic field intensities measured by the three measurement circuit units 120, respectively.

예컨대, 3개의 x, y, z축 플럭스게이트가 솔레노이드로 구현된 경우, 솔레노이드 코일간의 직교성이 0.1도 이상일 경우 제어부(130)가 3개의 x, y, z축 자력계(110)의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정하도록 구현될 수 있다.For example, when three x, y, and z-axis fluxgates are implemented as solenoids, if the orthogonality between the solenoid coils is greater than 0.1 degrees, the controller 130 may determine the orthogonality of the three x, y, And to correct the magnetic field intensity error.

3개의 x, y, z축 자력계(110)에 의해 각각 센싱되어 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 자기장 세기가 Bmx, Bmy, Bmz이라면, 3개의 x, y, z축 자력계(110)가 직교성이 있을 경우, 3개의 x, y, z축 자력계(110)의 회전에 상관없이 자기장의 크기(Magnetitude) 값인 Bmt는 일정하다.If the magnetic field intensities measured by the three measurement circuit portions 120 respectively by the three x, y and z axis magnetometers 110 are B mx , B my and B mz, then three x, y and z axes When the magnetometer 110 is orthogonal, the magnitude of the magnetic field B mt is constant regardless of the rotation of the three x, y, and z-axis magnetometers 110.

그러나, 3개의 x, y, z축 자력계(110)가 직교성이 없다면, 3개의 x, y, z축 자력계(110)의 회전에 따라 자기장의 크기인 Bmt가 상이해진다. However, if the three x, y, z axis magnetometers 110 are not orthogonal, then the magnitude of the magnetic field B mt will be different with the rotation of the three x, y, z axis magnetometers 110.

Figure 112017104691878-pat00001
Figure 112017104691878-pat00001

상기 제어부(130)는 3개의 x, y, z축 자력계(110)의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 행렬 연산을 통해 보정한다.The controller 130 corrects the magnetic field intensity error due to the orthogonality errors of the three x, y, and z-axis magnetometers 110 through a matrix operation.

먼저, 상기 제어부(130)는 상기 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기값을 직교성 보정을 위한 행렬과 행렬 연산하여 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값을 구한다.First, the controller 130 calculates three orthogonality-corrected magnetic field intensity values by performing a matrix operation of the three magnetic field intensity values measured by the three measurement circuit units 120 with a matrix for orthogonality correction.

Figure 112017104691878-pat00002
Figure 112017104691878-pat00002

위 식에서, Bcx, Bcy, Bcz는 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값이고, T11 내지 T33은 직교성 보정을 위한 행렬의 인자들로, 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성이 보장되는 3축의 자기장안에서 실험적으로 구해질 수 있는 값들이다. Where B cx , B cy and B cz are the three magnetic field intensity values corrected for orthogonality and T 11 through T 33 are the factors of the matrix for orthogonal correction and the orthogonality of the three x, y and z axis magnetometers These are the values that can be obtained experimentally within the guaranteed three-axis magnetic field.

상기 제어부(130)는 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값 각각을 제곱하여 합산한 값을 루트 연산하여 직교성 보정된 자기장 크기를 획득한다.The controller 130 calculates a sum of squares of the three orthogonality-corrected magnetic field intensity values to obtain a orthogonally-corrected magnetic field magnitude.

Figure 112017104691878-pat00003
Figure 112017104691878-pat00003

직교성 보정된 자기장 세기 Bct는 3개의 x, y, z축 자력계(110)의 직교성 오차에 상관없이 일정한 값이 된다. 직교성 보정된 자기장 크기 Bct는 RS232C 등의 통신 인터페이스를 통해 드론의 주제어부(도면 도시 생략)로 전달될 수 있다.The orthogonality-corrected magnetic field strength B ct is a constant value regardless of the orthogonality errors of the three x, y, and z-axis magnetometers 110. The orthogonality-corrected magnetic field magnitude Bct may be transmitted to the main controller (not shown) of the drone via a communication interface such as RS232C.

이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 드론에 탑재 가능한 초속형 경량의 직교성 보정된 3축 자력계를 제공할 수 있어, 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등이 가능해진다.Thus, the present invention can provide a three-axis magnetometer having a lightweight, lightweight, orthogonality-corrected triaxial magnetometer that can be mounted on a drone, and it is possible to grasp an underground object, an underwater object, a geological structure,

도 2 는 본 발명에 따른 직교성 보정된 3축 자력계의 측정회로부의 일 실시예의 구성을 도시한 회로도로, x,y,z 축 자력계로 플럭스게이트를 사용한 실시예이다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 측정회로부(120)는 오실레이터(121)와, 증폭기(122)와, 보상권선(123)과, 복조기(124)와, 저역필터(125)와, 피드백 증폭기(126)와, AD컨버터(127)를 포함하여 이루어진다.FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a measurement circuit unit of an orthogonality-corrected 3-axis magnetometer according to the present invention, which is an embodiment using a flux gate as an x, y, z axis magnetometer. 2, the measurement circuit unit 120 includes an oscillator 121, an amplifier 122, a compensation winding 123, a demodulator 124, a low-pass filter 125, a feedback amplifier 126 And an A / D converter 127, as shown in FIG.

상기 오실레이터(121)는 특정 주파수 신호를 출력한다.The oscillator 121 outputs a specific frequency signal.

상기 증폭기(122)는 상기 오실레이터(121)에 의해 출력되는 특정 주파수 신호를 증폭하여 플럭스게이트의 제1권선(111)에 인가한다.The amplifier 122 amplifies the specific frequency signal output by the oscillator 121 and applies the amplified signal to the first winding 111 of the fluxgate.

자기 소스(Magnetic source)에 의한 외부 자기장이 3개의 x, y, z축 플럭스게이트의 제1권선(111)과 제2권선(112)에 인가되면, 상기 보상권선(123)은 플럭스게이트의 제2권선(112)에 의해 유도되는 전류에 의해 보상 자기장을 발생시켜 외부 자기장에 따른 전압신호가 출력된다.When an external magnetic field generated by a magnetic source is applied to the first winding 111 and the second winding 112 of the three x, y and z-axis fluxgates, the compensation winding 123 is made of a fluxgate A compensating magnetic field is generated by the current induced by the two windings 112 to output a voltage signal according to the external magnetic field.

이 때, 보상권선(123)은 제2권선(112)에 의해 전류가 유도되어 흐르게 되고 이로 인해 보상권선(123)은 보상 자계를 발생시켜 플럭스 게이트에 인가되도록 함으로써 보상 자계가 외부자계를 상쇄하는 방향으로 인가한다. 따라서, 3축 플럭스 게이트 자력계의 특성이 파괴되는 것을 방지하여 센서의 동작 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다.At this time, the compensation winding 123 induces a current by the second winding 112 so that the compensation winding 123 generates the compensation magnetic field and is applied to the fluxgate so that the compensation magnetic field cancels the external magnetic field Direction. Therefore, the characteristics of the triaxial fluxgate magnetometer can be prevented from being destroyed, and the operational reliability of the sensor can be ensured.

상기 복조기(124)는 상기 오실레이터(121)로부터 특정 주파수 신호를 전달받아 상기 보상권선(123)에 의해 발생된 보상 자기장에 의한 기전력을 반송 주파수 신호로 변조하여 출력한다.The demodulator 124 receives a specific frequency signal from the oscillator 121, modulates the electromotive force generated by the compensating magnetic field generated by the compensating winding 123 into a carrier frequency signal, and outputs the carrier frequency signal.

상기 저역필터(125)는 상기 복조기(124)에 의해 출력되는 반송 주파수 신호를 저역 필터링하여 출력한다.The low-pass filter 125 low-pass filters and outputs the carrier frequency signal output by the demodulator 124.

상기 피드백 증폭기(126)는 상기 저역필터(125)에 의해 저역 필터링된 신호와 기준신호를 비교하여 출력한다.The feedback amplifier 126 compares the low-pass filtered signal by the low-pass filter 125 with a reference signal and outputs the result.

상기 AD컨버터(127)는 상기 피드백 증폭기(126)에 의해 출력되는 아날로그 주파수 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.The AD converter 127 converts the analog frequency signal output from the feedback amplifier 126 into a digital signal and outputs the digital signal.

상기 AD컨버터(127)에 의해 출력되는 디지털 신호가 상기 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기이며, 제어부(130)는 상기 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기를 이용해 위에 설명한 방법으로 x, y, z축 플럭스게이트의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정한다. The digital signal output by the AD converter 127 is the three magnetic field intensities measured by the three measurement circuit units 120 and the control unit 130 measures the three magnetic field intensities measured by the three measurement circuit units 120 Using the three magnetic field strengths, the magnetic field strength error due to the orthogonality error of the x, y, and z-axis fluxgates is corrected by the method described above.

이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 드론에 탑재 가능한 초속형 경량의 직교성 보정된 3축 자력계를 제공할 수 있어, 정밀한 지질 구조 파악, 지질 탐사 등이 가능해진다.According to the present invention, it is possible to provide a three-axis magnetometer having a lightweight, lightweight orthogonality that can be mounted on a drone, thereby enabling precise geological structure grasping and geological exploration.

본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

본 발명은 자기장 크기 측정 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하며, 이 보정이론을 자기저항효과, 자기임피던스효과 등을 원리를 사용하고 있는 3축의 자력계에도 적용이 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used industrially in the field of magnetic field measurement technology and its application fields, and this correction theory can be applied to a three-axis magnetometer using a magnetoresistance effect, a magnetic impedance effect, and the like.

100 : 게이트 자력계
110 : 플럭스게이트
111 : 제1권선
112 : 제2권선
120 : 측정회로부
121 : 오실레이터
122 : 증폭기
123 : 보상권선
124 : 복조기
125 : 저역필터
126 : 피드백 증폭기
127 : AD컨버터
130 : 제어부100: Gate magnetometer
110: Flux gate
111: 1st winding
112: Secondary winding
120: Measurement circuit section
121: Oscillator
122: amplifier
123: compensation winding
124: Demodulator
125: Low-pass filter
126: Feedback Amplifier
127: AD converter
130:

Claims (4)

서로 직교하도록 설치되며 제1권선과 제2권선을 각각 포함하되, 자기 소스(Magnetic source)에 의한 외부 자기장이 제1권선과 제2권선에 인가되면, 외부 자기장에 따른 전압신호를 각각 출력하는 3개의 x, y, z축 자력계와;
상기 3개의 x, y, z축 자력계 각각의 제2권선에 의해 전류가 유도되어 3개의 x, y, z축 자력계에 외부 자기장을 상쇄하는 방향으로 보상 자기장을 인가하는 3개의 보상권선을 포함하고, 상기 3개의 보상권선 각각에 의해 발생된 보상 자기장에 의한 기전력 신호로부터 3개의 x, y, z축 자력계 각각의 자기장 세기를 측정하는 3개의 측정회로부와;
상기 3개의 측정회로부에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기값을 직교성 보정을 위한 행렬과 행렬 연산하여 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값을 구하는 제어부를;
포함하되,
상기 3개의 측정회로부가:
출력이 매우 큰 3개의 x, y, z축 자력계 각각의 출력을 직접적으로 이용하여 자기장 세기를 구하지 않고, 출력이 작은 3개의 보상권선 각각에 의해 발생되는 보상 자기장을 이용한 간접적인 측정으로 3개의 x, y, z축 자력계 각각의 자기장 세기를 구함으로써 3개의 x, y, z축 자력계의 특성이 파괴되는 것을 방지해 3축 자력계를 보호하는 직교성 보정된 3축 자력계.A first coil and a second coil which are arranged so as to be orthogonal to each other and which respectively output a voltage signal according to an external magnetic field when an external magnetic field generated by a magnetic source is applied to the first coil and the second coil, X x, y, z axis magnetometers;
And three compensating windings for applying a compensating magnetic field in the direction of canceling the external magnetic field to the three x, y and z axis magnetometers by inducing a current by the second windings of each of the three x, y and z axis magnetometers Three measuring circuitry for measuring the magnetic field strength of each of the three x, y and z axis magnetometers from the electromotive force signal by the compensating magnetic field generated by each of the three compensating windings;
A controller for calculating three orthogonality-corrected magnetic field strength values by matrix-computing three magnetic field strength values measured by the three measurement circuit sections with a matrix for orthogonality correction;
Including,
Wherein the three measuring circuit units comprise:
Indirect measurements using compensating magnetic fields generated by each of the three compensating windings with small output, without directly measuring the output of each of the three x, y and z magnetometers with very large outputs, y, and z-axis magnetometers to determine the magnetic field strength of each of the three x, y, and z-axis magnetometers, thereby protecting the three-axis magnetometer. 제 1 항에 있어서,
상기 각 측정회로부가:
특정 주파수 신호를 출력하는 오실레이터와;
상기 오실레이터로부터 특정 주파수 신호를 전달받아 상기 보상권선에 의해 발생된 보상 자기장에 의한 기전력을 반송 주파수 신호로 변조하여 출력하는 복조기와;
상기 복조기에 의해 출력되는 반송 주파수 신호를 저역 필터링하여 출력하는 저역필터와;
상기 저역필터에 의해 저역 필터링된 신호와 기준신호를 비교하여 출력하는 피드백 증폭기와;
상기 피드백 증폭기에 의해 출력되는 아날로그 주파수 신호를 디지털 신호로 변환하여 측정 자기장 세기로 출력하는 AD컨버터를;
포함하는 것을 특징으로 하는 직교성 보정된 3축 자력계.The method according to claim 1,
Wherein each of the measurement circuit units comprises:
An oscillator for outputting a specific frequency signal;
A demodulator that receives a specific frequency signal from the oscillator and modulates the electromotive force generated by the compensation magnetic field by the compensation winding to a carrier frequency signal and outputs the carrier frequency signal;
A low-pass filter for low-pass filtering the carrier frequency signal output by the demodulator;
A feedback amplifier for comparing the low-pass filtered signal by the low-pass filter with a reference signal;
An AD converter for converting an analog frequency signal output by the feedback amplifier into a digital signal and outputting the digital signal as a measured magnetic field intensity;
Orthogonally-compensated three-axis magnetometer. 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부가:
직교성 보정된 3개의 자기장 세기값 각각을 제곱하여 합산한 값을 루트 연산하여 직교성 보정된 자기장 크기를 획득하는 것을 특징으로 하는 직교성 보정된 3축 자력계.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the control unit comprises:
And orthogonally corrected magnetic field magnitudes are obtained by root-summing the values obtained by squaring each of the three orthogonality-corrected magnetic field strength values.
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JP6050790B2 (en) * 2014-07-29 2016-12-21 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Electrophotographic photoreceptor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010118553A (en) * 2008-11-13 2010-05-27 Shinjiro Takeuchi Phase correction type active magnetic shield device
JP6050790B2 (en) * 2014-07-29 2016-12-21 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Electrophotographic photoreceptor

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