電子羅盤作原理

電子羅盤，又稱數字羅盤，在現代條件中電子羅盤作為導航儀器或姿態傳感器已被廣泛應用。電子羅盤與傳統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數碼顯示，不僅可以用來向，其數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時行補償；MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號以及數據輸出和軟鐵、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據經過轉換計算，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，俯仰和側傾角的數字時刻更新。采用雙軸寬線性量程范圍、分辨率、溫漂系數低的陶瓷基體電解質傳感器來測量俯仰角和側傾角，傾角數值經過電路板上的溫度傳感器補償后得出的。