電子羅盤作原理

電子羅盤，又稱數(shù)字羅盤，在現(xiàn)代條件中電子羅盤作為導航儀器或姿態(tài)傳感器已被廣泛應用。電子羅盤與傳統(tǒng)針式和平衡架結構羅盤相比能耗低、體積小、重量輕、度、可微型化，其輸出信號通過處理可以實現(xiàn)數(shù)碼顯示，不僅可以用來向，其數(shù)字信號可直接送到自動舵，控制船舶的操縱。

作原理

三維電子羅盤由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構成。三維磁阻傳感器用來測量地磁場，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時行補償；MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號以及數(shù)據(jù)輸出和軟鐵、硬鐵補償。該磁力儀是采用三個互相垂直的磁阻傳感器，每個軸向上的傳感器檢測在該方向上的地磁場強度。向前的方向稱為x方向的傳感器檢測地磁場在x方向的矢量值；向左或Y方向的傳感器檢測地磁場在Y方向的矢量值；向下或Z方向的傳感器檢測地磁場在Z方向的矢量值。每個方向的傳感器的靈敏度都已根據(jù)在該方向上地磁場的分矢量調整到*點，并具有非常低的橫軸靈敏度。傳感器產生的模擬輸出信號行放大后送入MCU行處理。磁場測量范圍為±2Gauss。通過采用12位A/D轉換器，磁力儀能夠分辨出小于1mGauss的磁場變化量，我們便可通過該分辨力來準確測量出200-300mGauss的X和Y方向的磁場強度，不論是在赤道上的向上變化還是在南北的更低值位置。

確定方位值

僅用地磁場在X和Y的兩個分矢量值便可確定方位值：

Azimuth=arcTan(Y/X)

該關系式是在檢測儀器與地表面平行時才成立。當儀器發(fā)生傾斜時，方位值的準確性將要受到很大的影響，該誤差的大小取決于儀器所處的位置和傾斜角的大小。為減少該誤差的影響，采用雙軸傾角傳感器來測量俯仰和側傾角，這個俯仰角被定義為由前向后方向的角度變化；而側傾角則為由左到右方向的角度變化。電子羅盤將俯仰和側傾角的數(shù)據(jù)經過轉換計算，將磁力儀在三個軸向上的矢量在原來的位置“拉”回到水平的位置。

標準的轉換計算式如下：

Xr=Xcosα+Ysinαsinβ-Zcosβsinα

Yr=Xcosβ+Zsinβ

這里Xr和Yr為要轉換到水平位置的值

α為俯仰角

β為側傾角

從以上這三個計算公式可以看出，在整個補償中Z軸向的矢量扮演個非常重要的角色。要正確運用這些值，俯仰和側傾角的數(shù)字時刻更新。采用雙軸寬線性量程范圍、分辨率、溫漂系數(shù)低的陶瓷基體電解質傳感器來測量俯仰角和側傾角，傾角數(shù)值經過電路板上的溫度傳感器補償后得出的。