三轴磁力仪校正方法研究及硬件实现

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:E200902027
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随着人们对磁场的不断深入研究,准确获取磁场信息变得越来越重要。三轴磁力仪是一种可以同时测量分量磁场和总磁场值的磁场测量仪器,但是由于受到加工工艺、安装水平和外界干扰等因素的影响,使得三轴磁力仪不可避免的存在轴间非正交、刻度因素、零偏、硬铁磁滞、软铁磁滞和噪声等误差,导致其测量结果不准确,因此使用前,校正三轴磁力仪是非常必要的。  本文主要研究三轴磁力仪的校正技术,并研制了三轴磁力仪数据采集系统。首先,综述了三轴磁力仪校正的意义和国内外研究现状;其次,分析各种误差产生机理,在考虑自身误差的情况下,建立了用于分量磁场校正的测量模型和校正模型,采用非线性最小二乘算法校正分量磁场值,通过仿真和实测实验,验证了校正算法的可行性与校正效果;然后,考虑自身误差和外界干扰共同存在的情况,建立了用于总磁场校正的测量模型和校正模型,推导出了目标函数,应用扩展卡尔曼滤波、粒子群和全局人工鱼群三种不同的算法对总磁场校正参数进行了估计,设计了仿真和外场实验,实验结果显示:全局人工鱼群算法具有更高的校正精度,而扩展卡尔曼滤波算法的速度最快,实时性最好;最后,在课题组已研制的硬件平台上,开发了三轴磁力仪数据采集系统,还包括FPGA模块软件和上位机程序,系统可实现对三轴磁传感器测最数据的实时采集、校正及显示,测试结果表明,该系统实现了对三轴磁力仪测量误差的校正,可满足高精度三分量磁场的测量需求。  
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