【摘要】：磁梯度張量系統(tǒng)的測量精度受限于磁傳感器的零漂、靈敏度差異和三軸非正交性等系統(tǒng)誤差以及各傳感器軸系間的非對準誤差。構建了平面十字磁梯度張量系統(tǒng)的誤差參數線性模型,提出了兩步線性校正法。利用兩個非線性變量轉換構建單磁傳感器系統(tǒng)誤差的線性方程組,對誤差參數進行最小二乘估計,將傳感器實際輸出校正為各自理想正交輸出;利用旋轉矩陣構建各傳感器理想正交軸間非對準誤差的線性方程組并求出最小二乘解,將各傳感器輸出校正到參考平臺框架正交坐標系上。兩步校正過程均無數學簡化。仿真與實驗表明,相比忽略二階及以上高階小量的常規(guī)線性校正,提出的張量系統(tǒng)兩步線性校正法更為精確,誤差參數仿真估計準確率高于93%,實測校正后總場強度均方根誤差小于13 n T,張量分量均方根誤差小于90 n T/m。
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2234儀器儀表學報第38卷圖1平面十字形磁梯度張量系統(tǒng)結構設計Fig．1Structuredesignoftheplanarcross-magneticgradienttensorsystem2張量系統(tǒng)的兩步線性校正2．1單磁傳感器線性校正單磁傳感器存在如零位偏差、靈敏度標度因子、非正交性、溫度系數和磁滯等系統(tǒng)誤差。PangH等人［11］使用支持向量機對磁通門傳感器溫差、非線性度漂移進行補償，有效提高了測量精度，但溫度誤差主要由磁芯溫度系數造成，一般環(huán)境溫差小且工作時間短，本文暫不考慮。對于無磁極倒轉的穩(wěn)定磁場環(huán)境，，磁滯現(xiàn)象僅產生剩磁并表現(xiàn)為零偏，而磁滯回線對測量影響較�。�12］。PangH等人［13］在2016年提出具有磁力擾動參數的三軸磁強計校準與磁干擾補償，但硬磁補償不是影響校正結果的關鍵，雖在硬鐵干擾下補償性能較好，但誤差參數模型反而被簡化。WuZH．T．等人［14］提出約束總最小二乘法可直接得到三軸磁強計校正結果，但未能估計誤差參數。據此，可構建傳感器主要系統(tǒng)誤差參數模型，通過數值優(yōu)化算法求解參數以校正傳感器輸出。一些常規(guī)校正法［8，15-16］雖能估計出誤差參數，但求解過程忽略了參數模型高階小量，校正結果具有較大偏差。本文通過兩個非線性轉換將磁傳感器的非線性誤差模型線性化，過程無任何數學簡化，系統(tǒng)誤差可被精確估計。構建傳感器坐標軸非正交角度如圖2所示。參考平臺框架正交坐標系為O-XYZ，設傳感器實際坐標系O-X1Y1Z1和理想正交坐標系O-X2Y2Z2。軸OZ1與OZ2同軸，面Z1OY1與Z2OY2共面。設OY1與OY2夾角為ψ，OX1與X2OY2夾角為φ，OX1在X2OY2上的投影OX1'與OX2夾角為θ。非正交角φ、θ、ψ一旦確定，傳感器理想正交

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本文編號：2574312