地磁场测量-磁强计-磁力仪
发布日期：2020-10-01 03:28:16浏览次数：1494
地磁场测量
在地磁导航中，地磁场向量的精确测量是进行准确地磁导航的先决条件。而选择合适的地磁测量传感器，并根据测量环境设计一套合适的地磁测量方案，是进行高精度地磁场向量测量的基础。
本文主要针对在地磁导航系统中应用的地磁测量传感器以及不同环境的地磁场测量方式进行介绍。在地磁测量传感器方面，针对适用于地磁场测量的几种不同敏感机理的磁力仪的特点、工作原理、传感器结构以及国内外成熟的产品进行了重点介绍。在地磁测量方式方面，分别介绍了几种不同环境下进行高精度地磁场测量的一些工作原则及规范。
地磁测量传感器
地磁场是一个具有一定强度和方向的向量场，在近地区域地磁场强度主要在30000~70000nT之间变化。根据不同磁力仪的测量范围，适合用于地磁场测量的磁力仪主要有磁通门磁力仪、质子旋进磁力仪、光泵磁力仪、超导磁力仪以及磁阻效应磁力仪。
磁通门磁力仪
磁通门磁力仪是一种依据电磁感应现象设计而成的变压器式元件，不过其变压器效应被用于对被测磁场进行调制。磁通门磁力仪的工作原理遵循法拉第电磁感应效应，使磁芯工作在饱和状态下以获取较准确的外磁场信息，因而磁通门磁力仪又可以叫做磁饱和磁力仪。磁通门技术的磁力仪和其他类型的磁力仪相比较，具备弱磁场测量范围宽、可以直接测量磁场的分量、可靠性高等优点，被广泛运用于磁场监测、电磁参数监测、工程监测等方面。
(1)单棒型磁通门磁力仪，这种结构类型的磁通门磁力仪结构简单、易于制作。其一般使用峰值检波电路，使所有奇次谐波噪声自行相抵消，从而检测出所有的偶次谐波信号；其不足则是磁力仪的分辨率较低，静态和动态噪声都比较差。
(2)双棒型磁通门磁力仪，这种结构类型的磁通门磁力仪由两根平行、尺寸一致的磁芯所构成，它们的激励线圈反向串联，通过这种方式使得磁力仪的变压器效应所产生的感应电动势互相抵消，而所测磁通门信号相叠加。双棒型磁通门磁力仪一般采用二次谐波法电路来检测磁场。磁通门磁力仪所采用的二次谐波法电路中带通滤波器和相敏解调器是最基本的环节。
(3)环型磁通门磁力仪，这种结构的磁通门磁力仪的激励线圈的磁路是闭合的。环型磁通门磁力仪的结构是双棒型磁通门磁力仪结构的改进型。在双棒型磁通门磁力仪的基础上使磁芯闭合就形成了环型磁通门磁力仪，薄片的高导磁率的软磁材料缠绕多圈置于环形骨架中。因为结构对称性好，目前高分辨率的磁通门磁力仪一般采用环型结构。
(4)正交型磁通门磁力仪，这种类型的磁通门磁力仪所施加的激励磁场的方向与外界环境磁场的方向互相垂直。
(5)混合型磁通门磁力仪，这类磁通门磁力仪的磁芯薄片被缠绕在筒状结构上形成了螺旋状的条纹，其激励磁场中既有与外界磁场垂直的分量又有与外界磁场平行的分量。
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