【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子传感，尤其涉及一种原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法及系统。
技术介绍
1、现阶段商用磁强计对灵敏度与体积的要求日益提升，其中原子磁强计作为新一代磁强计，灵敏度超越了传统磁强计，其中适用于地磁场下的各商用标量原子磁强计灵敏度水平更是处于1pt/hz1/2水平，为地磁场测量、地磁导航和资源勘探等方面提供了新的可能。但受现有材料生产加工制造工艺限制，原子磁强计不可避免存在nt量级剩磁，进而投影产生原子磁强计航向误差，由于原子磁强计在实际使用过程中不可避免存在姿态变化，为避免在磁场测量过程中虚假磁场限制原子磁强计磁场分辨能力，如何在避免限制原子磁强计高灵敏度前提下，对原子磁强计进行航向误差标定成为了必要工作与挑战。受原子磁强计应用场景不同，原子磁强计需在实际使用环境下进行航向误差标定，而不同使用环境中地磁场倾角不同，如何构建无磁化工装协助原子磁强计适应不同磁倾角是通用化测试设备所必须的工作之一。这里值得注意的是，理论是在实验室状态下可模拟外场环境进行航向误差标定，但目前实验室中的磁场环境存在磁场梯度影响，导致实验室状态测试结果与外场测试结果存在显著差异，故直接选择在磁场较为均匀的外场开展航向误差测试降低误差。此外由于真实环境与实验室中屏蔽环境不同，存在汽车、电力线缆、船舶以及测试设备自身等环境磁场干扰，航向误差标定需克服种种环境干扰以提升精度。同样由于原子磁强计高灵敏特性，目前缺少针对原子磁强计的自动化测试流程，传统的实验室阶段原子磁强计航向误差测试手段处于人力测试阶段，这限制了原子磁强计开展批量化生产与应用。p>
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法及系统，能够解决现有技术中原子磁强计航向误差标定过程中地磁场方向多变、磁场环境波动大和人力标定效率低的技术问题。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法包括：设置天幕、标定转台、万向传动杆及转台控制系统，转台控制系统包括控制计算机和三通道伺服电机，标定转台包括参考磁强计固定件、待测磁强计固定件、三轴转台、水平仪以及三轴磁阻；利用天幕为航向误差测试提供遮蔽，保证测试上电后的测试连续性；利用待测磁强计固定件将待测磁强计固定于三轴转台上，利用参考磁强计固定件将参考磁强计固定于三轴转台外部，为待测磁强计在标定测试过程中提供参考磁场，待测磁强计和参考磁强计的磁场信号相差以消除外场中常见磁场干扰源对磁场影响；标定转台安装时需利用标定转台中所安装的水平仪将三轴转台平稳安装于地面，为磁强计调试提供稳定环境；在将两磁强计安装至三轴转台后，借助三轴磁阻识别地磁场方向，旋转三轴转台将原子磁强计灵敏轴方向对准地磁场方向，避免地磁场倾角对测试结果影响；利用万向传动杆将三轴转台与三通道伺服电机连接，将三通道伺服电机动作传递至三轴转台；利用控制计算机内的自动化测试流程完成对原子磁强计外场低磁性航向误差的自动测试。
3、进一步地，利用控制计算机内的自动化测试流程完成对原子磁强计外场低磁性航向误差的自动测试具体包括：定义原子磁强计灵敏度方向为y方向，对滚转动作敏感的方向为x方向，对航向动作敏感的方向为z方向；将原子磁强计z方向的磁场全量程均分为11位置，伺服电机借助万向传动轴，在每个位置进行航向动作旋转±60°，同时记录两磁强计差分磁场，取11位置中差分磁场数据偏置变化最小位置，以该最小位置相邻两位置为上下限，再次均匀取21位置，再次每位置进行航向动作旋转±60°，同步记录差分磁场数据，取差分磁场偏置变化最小位置作为z方向磁场补偿值；待磁强计航向位置归零后，将原子磁强计y方向的磁场全量程均分为11位置，伺服电机借助万向传动轴，在每个位置进行航向动作旋转±60°，同时记录两磁强计差分磁场，取11位置中差分磁场数据偏置变化最小位置，以该最小位置相邻两位置为上下限，再次均匀取21位置，再次每位置进行航向动作旋转±60°，同步记录差分磁场数据，取差分磁场偏置变化最小位置作为y方向磁场补偿值；待磁强计航向位置归零后，将原子磁强计x方向的磁场全量程均分为11位置，伺服电机借助万向传动轴，在每个位置进行滚转动作旋转±60°，同时记录两磁强计差分磁场，取11位置中差分磁场数据偏置变化最小位置，以该最小位置相邻两位置为上下限，再次均匀取21位置，再次每位置滚转动作旋转±60°，同步记录差分磁场数据，取差分磁场偏置变化最小位置作为x方向磁场补偿值；将滚转方向置零，伺服电机控制三轴转台旋转原子磁强计灵敏轴方向180°，重复上述步骤再次进行测试，输出两组磁强计补偿值，完成原子磁强计外场低磁性航向误差测试。
4、进一步地，天幕的骨架使用波纤或碳纤维骨架，天幕的金属固定结构使用钛金属材料，天幕的地钉使用塑料材质。
5、进一步地，三轴转台使用聚酰亚胺塑料材质加工制造，标定转台的固定结构使用塑料或尼龙螺丝固定。
6、进一步地，万向传动杆使用聚四氟乙烯等进行整体加工定制。
7、进一步地，万向传动杆将标定转台与三轴伺服电机间距离提升至2m以上。
8、进一步地，控制计算机与标定转台之间的距离大于或等于5m。
9、根据本专利技术的另一方面，提供了一种原子磁强计外场低磁性航向误差测试系统，原子磁强计外场低磁性航向误差测试系统使用如上所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法进行航向误差测试。
10、进一步地，原子磁强计外场低磁性航向误差测试系统包括天幕、标定转台、万向传动杆及转台控制系统，转台控制系统包括控制计算机和三通道伺服电机，标定转台包括参考磁强计固定件、待测磁强计固定件、三轴转台、水平仪以及三轴磁阻，天幕用于为航向误差测试提供遮蔽，保证测试上电后的测试连续性，待测磁强计固定件用于将待测磁强计固定于三轴转台上，参考磁强计固定件用于将参考磁强计固定于三轴转台外部，为待测磁强计在标定测试过程中提供参考磁场，待测磁强计和参考磁强计的磁场信号相差以消除外场中常见磁场干扰源对磁场影响；水平仪用于将三轴转台平稳安装于地面，为磁强计调试提供稳定环境；三轴磁阻用于识别地磁场方向，旋转三轴转台将原子磁强计灵敏轴方向对准地磁场方向，避免地磁场倾角对测试结果影响；万向传动杆用于将三轴转台的三轴旋转机构与三通道伺服电机连接，将三通道伺服电机动作传递至三轴转台，控制计算机用于完成对原子磁强计外场低磁性航向误差的自动测试。
11、应用本专利技术的技术方案，提供了一种原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，该方法包括天幕、标定转台、万向传动杆与转台控制系统，待测磁强计与参考磁强计被安装在标定转台内，两磁强计差分以消除环境磁场波动，规避了外场测试环境中的各类环境干扰，提升了环境适用性与鲁棒性。转台控制系统通过万向传动杆控制转台三轴旋转方向，以及开展航向误差测试所需的必要旋转动作，通过固定流程实现航向误差测试，所用天幕用于为测试系统提供必要的雨天防护能力，提升环境适应性。由于不同使用环境中地磁倾角不同，三轴转台融合三轴磁阻有效解决了航向误差标定过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法包括：
2.根据权利要求1所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，利用所述控制计算机内的自动化测试流程完成对原子磁强计外场低磁性航向误差的自动测试具体包括：
3.根据权利要求2所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述天幕的骨架使用波纤或碳纤维骨架，所述天幕的金属固定结构使用钛金属材料，所述天幕的地钉使用塑料材质。
4.根据权利要求3所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述三轴转台使用聚酰亚胺塑料材质加工制造，所述标定转台的固定结构使用塑料或尼龙螺丝固定。
5.根据权利要求4所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述万向传动杆使用聚四氟乙烯等进行整体加工定制。
6.根据权利要求5所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述万向传动杆将所述标定转台与所述三轴伺服电机间距离提升至2m以上。
7.根据权利要求6所述的原子磁强计外场低
8.一种原子磁强计外场低磁性航向误差测试系统，其特征在于，所述原子磁强计外场低磁性航向误差测试系统使用如权利要求1至7中任一项所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法进行航向误差测试。
9.根据权利要求8所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试系统，其特征在于，所述原子磁强计外场低磁性航向误差测试系统包括天幕、标定转台、万向传动杆及转台控制系统，所述转台控制系统包括控制计算机和三通道伺服电机，所述标定转台包括参考磁强计固定件、待测磁强计固定件、三轴转台、水平仪以及三轴磁阻，所述天幕用于为航向误差测试提供遮蔽，保证测试上电后的测试连续性，所述待测磁强计固定件用于将待测磁强计固定于三轴转台上，所述参考磁强计固定件用于将参考磁强计固定于三轴转台外部，为待测磁强计在标定测试过程中提供参考磁场，所述待测磁强计和所述参考磁强计的磁场信号相差以消除外场中常见磁场干扰源对磁场影响；所述水平仪用于将三轴转台平稳安装于地面，为磁强计调试提供稳定环境；所述三轴磁阻用于识别地磁场方向，旋转三轴转台将原子磁强计灵敏轴方向对准地磁场方向，避免地磁场倾角对测试结果影响；所述万向传动杆用于将所述三轴转台的三轴旋转机构与所述三通道伺服电机连接，将所述三通道伺服电机动作传递至所述三轴转台，所述控制计算机用于完成对原子磁强计外场低磁性航向误差的自动测试。
...【技术特征摘要】
1.一种原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法包括：
2.根据权利要求1所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，利用所述控制计算机内的自动化测试流程完成对原子磁强计外场低磁性航向误差的自动测试具体包括：
3.根据权利要求2所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述天幕的骨架使用波纤或碳纤维骨架，所述天幕的金属固定结构使用钛金属材料，所述天幕的地钉使用塑料材质。
4.根据权利要求3所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述三轴转台使用聚酰亚胺塑料材质加工制造，所述标定转台的固定结构使用塑料或尼龙螺丝固定。
5.根据权利要求4所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述万向传动杆使用聚四氟乙烯等进行整体加工定制。
6.根据权利要求5所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述万向传动杆将所述标定转台与所述三轴伺服电机间距离提升至2m以上。
7.根据权利要求6所述的原子磁强计外场低磁性航向误差测试方法，其特征在于，所述控制计算机与所述标定转台之间的距离大于或等于5m。
8.一种原子磁强计外场低磁...
【专利技术属性】
技术研发人员：万双爱，董世超，郭宇豪，左玉龙，刘翔，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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