磁罗盘

以指示方位的仪器

磁罗盘根据指南针原理制成的，用以指示方位的仪器，又称磁罗经。主要由若干平行排列的磁针、刻度盘和磁误差校正装置组成，磁针固装在刻度盘背面，在地磁影响下，磁针带刻度盘转动，用以指出方向。常在船舶和飞机上作导航用。13世纪，海运事业发展起来，逐渐采用磁罗盘导航，并有了“针路”的记载，表示船行应取的方向。早期飞机上就装有磁罗盘，但是由于飞机上钢铁构件和电气设备所形成的磁场干扰影响很大，必需采用补偿的方法以抵消飞机本身的磁场干扰。航空磁罗盘有两种基本类型。①直读式：优点是简单可靠，但因装在磁干扰较大的驾驶舱内，故误差较大。②远读式：把磁罗盘改成磁航向传感器，安装在驾驶舱外，将检测到的磁航向信息远距离送到驾驶舱的仪表板上显示，其优点是可把磁传感器安装在机上磁干扰较小的位置。磁罗盘在飞机作非匀速飞行或转弯时，会产生较大的误差，也不适宜在磁性异常地区和高纬度地区使用，因此近代飞机上远读式磁罗盘已由性能较完善的陀螺磁罗盘或航向系统所取代。

特性参数

主要技术参数：

航向测量范围：0~360°。

倾角测量范围： 0~180°。

航向精度：≤±1.5°。

倾角精度： ≤±0.2°。

稳定时间：≥30秒。

外型尺寸: 80mm×60mm×20mm(L×W×H)或定制。

电源要求

工作电源: 直流12V。

工作电流：≤100mA。

输出接口

通信协议: RS485，RS232或定制。

工作环境要求：

工作温度: -40℃～+ 50℃。

冲击：三轴向50g，11ms，半正弦。

随机振动：0.04g/Hz,5分钟。

简介

磁罗盘是利用地磁场固有的指向性测量空间姿态角度的。它可以测量载体三维姿态数据：水平航向、俯仰、横滚。可以广泛地用于需要获取平台（或载体）姿态角度的场合，比如航海、石油钻井、水下平台作业、飞机姿态测量、机器人控制等领域。数字磁罗盘具有体积小、航向精度高、倾斜范围宽、频响高、低功耗的优点，很适合用于既对航向精度有较高要求同时又对功耗、体积有限制的场合。

原理

地磁南北极与地理南北极不重合，自由悬挂的磁针所指方向与地理上的南北（真经线）方向有一偏差角，即磁偏角（又称磁差）。在专门绘制的导航地图中注有各地的磁差修正量。用磁航向读数与磁差代数相加可得飞机的真航向。地磁场强度矢量与水平面的夹角称为磁倾角。各地的磁倾角不相等，越靠近地磁极磁倾角越大。在高纬度地区地磁水平分量很弱，它对水平悬挂的磁棒的定向作用很小。因此，在地球两极地区，磁罗盘不能应用。

在航空磁罗盘中，一对永久磁棒吊挂在浮球下，呈下摆式结构，使磁棒能保持水平。而浮球用轴尖支承在宝石碗座上，并悬浮在浮液（乙醇、轻煤油或其他罗盘油）中，以减少与支承部分的摩擦。与磁棒和浮球连在一起的有一方位刻度环。代表机头方向的航向标线相对于方位刻度环的读数，即为飞机的航向。浮液体积在环境温度变化时会发生胀缩，故采用膨胀室加以补偿。由于飞机上钢铁构件和电气设备所形成的磁场的干扰作用，磁棒将稳定在地磁水平分量与飞机磁场水平分量的合成磁场（罗盘经线）的方位上。罗经北向与磁北之间的偏差角称为罗差。同一架飞机在不同方位上的罗差数值不等。为了正确地测量飞机的磁航向，在磁罗盘的外壳上装有罗差校正器，用它产生可任意调节的人工补偿磁场，以减弱或抵消飞机磁场的干扰作用。磁罗盘应安装在机内磁干扰较弱的位置。

分类

航空磁罗盘有2种基本的类型:

①直读式：优点是简单可靠，但因装在磁干扰较大的驾驶舱内，故罗差较大。

②远读式：把磁罗盘改成磁航向传感器，安装在驾驶舱外，而将检测到的磁航向信息远距离传送给航向指示器并加以显示。它的优点是可把磁传感器安装在机上磁干扰较小的位置，如翼尖、尾翼等处，以减小罗差。这两种磁罗盘的共同缺点是：在飞机作非匀速飞行或转弯、盘旋时，由于磁敏感元件偏离水平面而受到地磁垂直分量的作用，会产生较大的加速度误差和转弯误差；飞机航向改变时由于液体对磁敏感元件的阻尼效应会产生显著的滞后误差；磁罗盘不适宜在磁性异常地区和高纬度地区使用。而陀螺磁罗盘却成功地解决了这些问题。

直读式磁罗盘简单可靠，除在小飞机上仍得到应用外，在很多飞机上被用作应急仪表。远读式磁罗盘已由性能较完善的陀螺磁罗盘或航向系统所取代。

磁感应元件

磁罗盘中常用的磁敏感元件除磁棒外还有磁感应元件。这种元件测量灵敏度高，能直接输出电信号，适于远距离传输，故在磁传感器中获得广泛的应用。磁感应元件由软磁材料铁芯与绕在其上的激磁线圈和测量线圈组成。激磁线圈接交流电源，交变电流形成的磁场使铁芯反复磁化，从而周期性地改变铁芯的导磁率。这时，即使是一个恒定的地磁场作用在铁芯上，所产生的地磁磁通也将是交变的。在地磁交变磁通的作用下，测量线圈两端将有感应电势产生。当感应元件与地磁场平行时，感应电势最大；当感应元件与地磁场垂直时，感应电势最小。因此，磁感应元件可用来测定地磁场水平分量的方位。

磁罗盘的校正

通常在使用罗盘之前需要将罗盘的磁偏角进行校正。校正的关键问题，是针对磁坐偏角的两种不同情况判断清楚度盘改正的方向。若磁北偏于坐标北之东，则坐标方位角大于磁方位角。此时，应将度盘0°分划线顺时针拨动，以增大照准目标后磁针指北端的计数；若磁北偏听偏于坐标北之西，则坐标方位角小于磁方位角，此时应将度盘0°分划线逆时针拨动，以减小照准目标后磁针指北端的读数。经过校正过度盘圈的磁罗盘，即可直接测得直线的坐标方位角了。

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