文档介绍：?专感器技术?&??)?,&?./0卯1年第02卷第2期研究与探讨提高地磁传感器方位检测精度的方法林宝军曲卫振?中国科学院空间科学与应用研究中心北京044454/摘要荡零点偏侈得以提商关键词介绍了也磁传感器的原理及其信号处理方法分析了传感器信号出现振信号不对称等问题的成因并提出了解决办法使传感器的精度和可靠性空&飞巧地磁传感器方位检测6?7&一!)!?7,?8???#%?.!?9#:??7%7:!?一;?#<?.:??!?7,?6%???7!=?7?#>:????〔?;Α;:ΒΑΑ&:)Χ(?,ΔΕ:,?Γ,:(?8)=.?;:?(?:?:?044454/、&78=?77)入Κ&:0ΛΜ&=&:?&Λ:?=7,)&?一:77:一):?7:7))70??&.))7&&7:?:7,.%).=7.)&:Μ:&:?Ρ》ΣΤ0;Λ0?Λ)6?79:77:一.:???引言随着空间技术的发展高能天文观测已经越来越受到人们的重视在球载高能天文望远镜及高能天文卫早系统中探测器平台的姿态及探测器指向精度是天文观测成败的关键技术为了获得稳定的探测器平台首先要有一个力位基雕&Κ:如泛采用地磁传感器提取方位误差信、讨探:&&&?器平台进行控制在研制Ω8ΛΥ一Ξ系统钧&Ψ过程中发现地磁传感器及信号处理电路易出现振荡零ΗΗ77偏移信号不对称等问题严屯影响?传感器的精度及系统的可靠性&3&家自然利学否金资助贞日&地磁传感器及其信号处理电路00地磁传感器的工作原理用于检测磁头指向与地磁极方向的夹角以获取方位基准这样就可知道望远镜平台与预定方位的偏差角图0是地磁传感器的结构示意图激励输人?Ν[Ω信号绕组卜卜一ΨΨΨ激励绕组毓坡莫合盒磁芯图0地磁传感器结构示意图第2期林宝军等提高地磁传感器方位检测精度的方法它利川丁兵有高导磁率的软磁材料坡莫合金磁化曲线的非线性及对称的饱和特性激励绕组中通以了Ζ([Ω的激励电压使磁芯深度饱和如在磁芯匀00方向有待测磁场?地磁场/了几则在信号绕组中有频率为万的二次谐波输出其幅度与?成正比相位与了极性相对应当磁芯轴与地磁场有夹角甲时在芯轴方向的磁场分量为了切甲因此可通过检测二次谐波分量来检测偏角?Λ!0Θ地磁传感器的电路地磁传感器电路如图Θ所示由激励电路和信号处理电路构成激肋电路的作用是向磁头提供([Ω的近似正弦的激励电压信号处理电路用于从磁头信号绕组中提取二次谐波信号?04[ΩΦ/并将其变换成符合要求的信号级积分电路压制噪声二次谐波及交流成分后一路反馈到磁敏感器的反馈绕组形成闭环系统以提高输出的线性∴另一路经过切比雪夫二级低通滤波器进一步减小十扰最后经由变换电路输出符合规范的信号Θ问题的成因及解决办法目前主要存在下列问题?&/激励电路的功放级自激∴?Θ/零偏即方位角为4时乘法器输出不为4∴?]/信号不对称即磁头指南和指北时的电压增益明显不同严重时偏差可达Θ4⊥图]示出了有零偏和信号不对称时电路的输出波形?图中口为甲的余角/带带带放大大月藻藻藻积积积低低低放放放放通通通之相相相相手于于于通通通换换换换换换换换换换换换换换口口口「「???功功功功带带带延延延]放放放放通通通弓卜卜卜时时时占/////卜越越越越越书振振图]有零偏信号不对称时的波形图Θ地磁传感器电路框图激助部分_??一]一]Θ4品振产卜]Θ4[Ω信号经]Θ分频成为&??[Ω一方而相位相反的两个信号送乘法器电路作为少「关电压另一方面又送到延迟时问?调的延时电路?调节时延使乘法器电路的输人信号与开关电压同步/再经过一次二分频转换成Ν[Ω的方波信号然后输入到双?有源滤波器形成近似正弦信号最后Ν[Ω信号经一级功放输入到激励绕组中信号处理电路由磁引出的信号首先经过一级前找放大进行阻抗变换提高信号的驱动能力再经两次滤波以消除Ν[Ω0Ν[Ω及高次谐波分量然后放大04[Ω的信号此信号连同其反相后的信号共同输人到乘法器电路并与开关电压相作用输出一个大小与04[Ω信号幅度成正比符号与04[Ω信号的相位朴&对应的直流电压信号直流信号经过一Θ0激励电路的功放级自激引起白激的因素主要有以下几个方面运算放大器内部多级放大级之间级间祸合的附加网络产生相移形成多折点幅频特性∴运放外接反馈网络产生相移∴运放输人电容和输人等效电阻产生相移∴运放的输出电阻和容性负载产生相移功率级电路可以简化为图Ξ利用幅频特性曲线和相频特性曲线可以得到如下消除自激的方法?&/增加补偿电容值Γ加深滞后补偿?Θ/减小反馈系数α口口口图Ξ功率级等效电路ΘΗΘ零位偏移产生零位偏移的原因有两个传感器技术第02卷第一乘法器开关电压的隔直电容隔直不良使得信号处理电路的最后输出始终迭加了一恒定的直流成分乘法器电路的作用是将交流信号变换为直流信号输出中直流成分的幅度与交流信号的幅度成正比符号与交流信号的相位相对应图Ν是乘法器电路图线圈?<图