航向传感器在反潜直升机吊放声呐中的应用
- 格式:pdf
- 大小:776.25 KB
- 文档页数:3
2013年第1期 声学与电子工程 总第109期
航向传感器在反潜直升机吊放声呐中的应用
王桢汪雪莲周晓燕
(第七一五研究所,杭州,3100t2)
摘要介绍了一种基于磁通门传感器的航向传感器的设计方案和实现方法。设计的航向传感器,360。
范围内的方位测量均方值误差小于1。,功率2OW,工作温度范围为一30*C ̄55 ̄C。
关键词航向传感器;磁通门传感器;旋转变压转换器
随着计算机技术的革新与进步,航向传感器由
传统的液浮式罗盘转变为电子式罗盘。液浮式罗盘
传感器结构设计复杂、机械传动装置繁多、功耗过
大、较难维修,且一旦液体油泄漏,便无法将液浮
式罗盘调整回零偏转状态,使得航向传感器完全失
效。新一代航向传感器采用电子式软盘,不仅实现
了小型化、集成化,其精度和可靠性也得到了显著
提高。
电子罗盘按照传感器的不同主要分为霍尔效
应传感器、磁阻效应传感器和磁通门传感器。霍尔
效应传感器的优点是体积小、重量轻、功耗小、价
格便宜,接口电路简单,特别适用于强磁场的测量,
但其灵敏度低、噪声大、温度性能差,一般都是用
于要求不高的场合。磁阻效应传感器的灵敏度和线
性度明显优于霍尔传感器,但在实际应用中,磁阻
效应传感器需要对磁性材料进行周期性磁化,以消
除翻转效应。因此系统变得复杂,也在一定程度上
牺牲了小型化,而且也影响了微处理器的可靠性。
本文设计的航向传感器采用磁通门传感器来测量
地磁方位角。磁通门工作原理主要是应用磁饱和
法。磁饱和法基于磁调制原理,利用被测磁场中铁
磁材料磁芯在交变磁场的饱和激励下,其磁感应强
度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场。从上世
纪3O年代至今,磁通门传感器经过不断发展和改
进,目前仍是测量弱磁场的基本仪器之一。它分辨
率较高,测量弱磁场的范围较宽且可靠,简易、价
廉、耐用,能够直接测量磁场的分量,适用于高速
运动系统。
基于磁阻式罗盘和磁通门罗盘的航向传感器
在航空吊放声呐、拖曳线列阵声呐、无人机飞行控
制系统等领域得到了广泛应用。本文设计的航向传
感器用于测量吊放声呐水下分机声基阵在水下转
动时相对磁北的方位。
30
1设计方案
1.1系统结构
航向传感器由电源模块、磁通门传感器、罗盘
调理电路、单片机、旋转变压转换器、渗漏检查电
路和良好性检查电路等组成。其组成框图见图1。
航向传感器
良好性检查
”: !
IL 关电 卜 渗漏检查 ,<
指
m
亡_-等一 L :一 磁通门 传感器1
l_
一
『
:
十一
一 参考电压
J、、、
旋转 SI
单片机 数字角度量信号 变压器s3 【
转换器 航向信号
S2
S4
’
图1航向传感器组成框图
磁通门传感器以磁通门为敏感元件,通过正交
的磁通门测量地磁场在 】,方向上的分量,经过
罗盘调理电路后,将两路包含地磁场分量信息的直
流电平输入l2位AID转换芯片。A/D转换后的数
字信号输入ARM单片机,采用单片机完成方位角
的计算。已知地磁场在某一点的Hx和Hy分量,
可以通过公式a--arctg(Hx/Hy)求出方位角 。由
此计算得出14位的数字角度量信号,再由旋转变
压器转换器将该角度信号转换为电压信号输出。即
航向信号Sl—S3(X相)、S2 S4(Y相),两路电压
的幅值比表示角度,两路相位差(0或180。)表示
所在象限。
1.2磁罗盘
如图2所示,两组空间正交的N S 向线圈和
E w 向线圈缠绕在由高磁导率铁磁材料的磁芯上,
由同一组激磁线圈驱动。频率为厂0的激励信号输入
激励线圈后,当激励电流的强度足以使磁芯进入周