磁羅盤(magnetic 羅盤儀)又稱“磁羅經(jīng)”。感受地磁的水平分量并指示磁航向的儀表。按所用敏感元件分為永磁式和感應(yīng)式兩類。永磁式磁羅盤用能在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的永磁棒跟隨避經(jīng)線方向。它可直接帶動刻度盤，也可通過運距同步傳動系統(tǒng)帶動指示器。感應(yīng)式磁羅盤只有遠(yuǎn)讀式一種，其三相感應(yīng)電感線圈繞在呈星形或三角形排列的三對鐵合金棒上，每根鐵棒上還繞有磁化線圈并通以交流電流，但每對磁棒中的兩根是反相磁化的。地磁分量的作用使各相感應(yīng)線圈感應(yīng)出相應(yīng)大小和相位的交流電勢。將感應(yīng)線圈與指示器部分的感應(yīng)式同步器的三相定子和轉(zhuǎn)子相連，所產(chǎn)生的合成磁場方向與地磁場在感應(yīng)線圈所在平面內(nèi)的分盤方向一致，同步器的轉(zhuǎn)子驅(qū)動指針指示這一方向。遠(yuǎn)讀式磁羅盤的傳感器部分一般都遠(yuǎn)離運載器上的鐵磁物質(zhì)和用電設(shè)備，例如裝在機尾或機翼為進一步減小羅差，所有磁羅盤的敏感元件附近都裝有由兩對可轉(zhuǎn)動的小永磁棒構(gòu)成的羅差修正器。磁羅盤能獨立測量航向，但當(dāng)運載器加速、轉(zhuǎn)彎時誤差較大且有擺動，在高緯度區(qū)和強磁地區(qū)不能使用。
特性參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)：
航向測量范圍：0~360°。
轉(zhuǎn)軸傾角測量范圍：0~180°。
航向精度：≤±1.5°。
傾角精度：≤±0.2°。
穩(wěn)定時間：≥30秒。
外型尺寸：80mm×60mm×20mm(L×W×H)或定制。
電源要求
工作電源：直流12V。
工作電流：≤100mA。
輸出接口
通信協(xié)議：RS485，RS232或定制。
工作環(huán)境要求：
工作溫度：-40℃～+50℃。
沖擊：三軸向50g，11ms，半正弦。
隨機振動：0.04g/Hz,5分鐘。
簡介
磁羅盤是利用地磁場固有的指向性測量空間姿態(tài)角度的。它可以測量載體三維姿態(tài)數(shù)據(jù)：水平航向、俯仰、橫滾。可以廣泛地用于需要獲取平臺（或載體）姿態(tài)角度的場合，比如航海、石油鉆井、水下平臺作業(yè)、飛機姿態(tài)測量、機器人控制等領(lǐng)域。數(shù)字磁羅盤具有體積小、航向精度高、傾斜范圍寬、頻響高、低功耗的優(yōu)點，很適合用于既對航向精度有較高要求同時又對功耗、體積有限制的場合。
原理
地磁南北極與地理南北極不重合，自由懸掛的磁針所指方向與地理上的南北（真經(jīng)線）方向有一偏差角，即磁偏角（又稱磁差）。在專門繪制的導(dǎo)航地圖中注有各地的磁差修正量。用磁航向讀數(shù)與磁差代數(shù)相加可得飛機的真航向。地磁場強度矢量與水平面的夾角稱為磁傾角。各地的磁傾角不相等，越靠近地磁極磁傾角越大。在高緯度地區(qū)地磁水平分量很弱，它對水平懸掛的磁棒的定向作用很小。因此，在地球兩極地區(qū)，磁羅盤不能應(yīng)用。
在航空磁羅盤中，一對永久磁棒吊掛在浮球下，呈下擺式結(jié)構(gòu)，使磁棒能保持水平。而浮球用軸尖支承在寶石碗座上，并懸浮在浮液（乙醇、輕煤油或其他羅盤油）中，以減少與支承部分的摩擦。與磁棒和浮球連在一起的有一方位刻度環(huán)。代表機頭方向的航向標(biāo)線相對于方位刻度環(huán)的讀數(shù)，即為飛機的航向。浮液體積在環(huán)境溫度變化時會發(fā)生脹縮，故采用膨脹室加以補償。由于飛機上鋼鐵構(gòu)件和電氣設(shè)備所形成的磁場的干擾作用，磁棒將穩(wěn)定在地磁水平分量與飛機磁場水平分量的合成磁場（羅盤經(jīng)線）的方位上。羅經(jīng)北向與磁北之間的偏差角稱為羅差。同一架飛機在不同方位上的羅差數(shù)值不等。為了正確地測量飛機的磁航向，在磁羅盤的外殼上裝有羅差校正器，用它產(chǎn)生可任意調(diào)節(jié)的人工補償磁場，以減弱或抵消飛機磁場的干擾作用。磁羅盤應(yīng)安裝在機內(nèi)磁干擾較弱的位置。
分類
航空磁羅盤有2種基本的類型：
①直讀式：優(yōu)點是簡單可靠，但因裝在磁干擾較大的駕駛艙內(nèi)，故誤差較大。
②遠(yuǎn)讀式：把磁羅盤改成磁航向傳感器，安裝在駕駛艙外，而將檢測到的磁航向信息遠(yuǎn)距離送到駕駛艙的儀表板上的航向指示器并加以顯示。它的優(yōu)點是可把磁傳感器安裝在機上磁干擾較小的位置，如翼尖、尾翼等處，以減小羅差。這兩種磁羅盤的共同缺點是：在飛機作非勻速飛行或轉(zhuǎn)彎、盤旋時，由于磁敏感元件偏離水平面而受到地磁垂直分量的作用，會產(chǎn)生較大的加速度誤差和轉(zhuǎn)彎誤差；飛機航向改變時由于液體對磁敏感元件的阻尼效應(yīng)會產(chǎn)生顯著的滯后誤差；磁羅盤不適宜在磁性異常地區(qū)和高緯度地區(qū)使用。而陀螺磁羅盤卻成功地解決了這些問題。
直讀式磁羅盤簡單可靠，除在小飛機上仍得到應(yīng)用外，在很多飛機上被用作應(yīng)急儀表。遠(yuǎn)讀式磁羅盤已由性能較完善的陀螺磁羅盤或航向系統(tǒng)所取代。
磁感應(yīng)元件
磁羅盤中常用的磁敏感元件除磁棒外還有磁感應(yīng)元件。這種元件測量靈敏度高，能直接輸出電信號，適于遠(yuǎn)距離傳輸，故在磁傳感器中獲得廣泛的應(yīng)用。磁感應(yīng)元件由軟磁材料鐵芯與繞在其上的激磁電感線圈和測量線圈組成。激磁線圈接交流電源，交變電流形成的磁場使鐵芯反復(fù)磁化，從而周期性地改變鐵芯的導(dǎo)磁率。這時，即使是一個恒定的地磁場作用在鐵芯上，所產(chǎn)生的地磁磁通量也將是交變的。在地磁交變磁通的作用下，測量線圈兩端將有感應(yīng)電勢產(chǎn)生。當(dāng)感應(yīng)元件與地磁場平行時，感應(yīng)電勢最大；當(dāng)感應(yīng)元件與地磁場垂直時，感應(yīng)電勢最小。因此，磁感應(yīng)元件可用來測定地磁場水平分量的方位。
磁羅盤的校正
通常在使用羅盤之前需要將羅盤的磁偏角進行校正。校正的關(guān)鍵問題，是針對磁坐偏角的兩種不同情況判斷清楚度盤改正的方向。若磁北偏于坐標(biāo)北之東，則坐標(biāo)方位角大于磁方位角。此時，應(yīng)將度盤0°分劃線順時針撥動，以增大照準(zhǔn)目標(biāo)后磁針指北端的計數(shù)；若磁北偏聽偏于坐標(biāo)北之西，則坐標(biāo)方位角小于磁方位角，此時應(yīng)將度盤0°分劃線逆時針撥動，以減小照準(zhǔn)目標(biāo)后磁針指北端的讀數(shù)。經(jīng)過校正過度盤圈的磁羅盤，即可直接測得直線的坐標(biāo)方位角了。
參考資料 >