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【摘要】为了提高磁引信中三分量磁探头灵敏度的检测效率，设计了探头灵敏度批量检测装置。该装置利用三个两两正交的磁场线圈，通过电脑程控的方式依次施加恒定的磁场，并自动采集磁传感器的输出然后计算探头的灵敏度。与原有的检测装置相比较，本文提出的方法大大提高了检测效率——可节约2/3的检测时间，并且减少了人工频繁装夹磁探头的作业强度。
【关键词】磁引信；灵敏度；检测装置
1.概述
磁引信中的磁传感器采用的是三分量的磁探头。每个分量的磁传感器的灵敏度是磁引信的关键参数，在生产的过程中要100%检验，其指标要求为测量误差不大于0.5%。
目前，该参数的检验是在单轴磁场线圈中进行的（如图1所示）。
首先将磁引信的x探头与磁场线圈的磁轴对准——该操作需要借助于二维转台，在水平方向和竖直方向两个方向上完成姿态调节过程，操作耗时费力，记下此时磁传感器的输出为；然后该磁场线圈通以恒定的电流以产生固定的磁场（即该磁场为），在该磁场下读取磁传感器的输出，记为，则可求得三分量磁传感器x轴的灵敏度为：
式（1）中，磁场的单位为纳特（nT），磁传感器的输出、的单位为，灵敏度的单位为
按照同样的方法，可以求得磁传感器y轴与z轴的灵敏度。
上述方法在产品研制的过程中，用来完成小批量样品的生产时可行的，如果用在大批量生产的过程中就显示出效率低下的弊端：每一套样机需要完成三次完全同样的操作，属于单调的重复性劳动，操作人员容易疲惫；磁传感器的轴与磁场线圈的轴线对准操作需要手工装夹，自动化程度低；更重要的是——完成一台磁引信的三分量磁传感器灵敏度测试工作需要10min以上的时间。
2.灵敏度批量检测装置的设计
2.1 检测线圈的设计
通过分析原检测装置的操作过程，可发现：每一个磁传感的检测均要用到磁场线圈，因此可以通过设置三分量磁场线圈来实现检测过程中的施加磁场操作[1]。利用三分量磁场线圈的好处就是可以减少装夹次数——利用三个两两正交的线圈，依次施加恒定磁场，正好对应于磁传感器的三个探头，可以只装夹一次完成三个探头的灵敏度测试。图2为本文设计的磁场线圈的结构图，三组磁场线圈两两正交，分别用来检验磁传感器的三分量x、y、z。磁场线圈中间设计有一水平面，该水平面与磁场线圈的x轴平行。水平面上设置有一竖直的安装基准面，该基准面与磁场线圈的y轴平行。
2.2 轴线对准的改进
为了快速的将磁传感器的3个轴与三分量磁场线圈的三个轴对准，设计了专用夹具（如图3）。该夹具的底面与侧面分别为水平安装基准面与竖直安装基准面。将磁引信通过螺钉安装在专用夹具上后，只需将夹具的两个安装基准面与磁场线圈中的安装基准面贴合，即可完成磁传感器的3个轴与磁场线圈的3个轴之间的对准。专用夹具由无磁黄铜制成，总重量大约4.2kg，该重量可以克服测试的过程中电缆抖动带来的机械扰动。
3.测量误差的理论计算
测量误差来源主要有两方面：1）磁场线圈产生的磁场不够准；2）轴对准误差——磁引信的轴与磁场线圈的轴没有完全对准。
3.1 磁场线圈的误差计算
磁场线圈为标准设备，每年均进行计量校准，其磁场准确度为0.1%。进行检验时一般用磁场线圈产生20000nT的磁场。由此带来的测量误差会传递到灵敏度测量结果中，但是该误差小于0.1%，满足生产中的参数控制要求。
3.2 轴对准的误差计算
如前所述，轴对准是靠安装夹具的基准面与磁场线圈中的基准面的贴合来实现的。在磁探头的轴与磁场线圈的轴完全对准的时候，测得的灵敏度（记为）与真实的灵敏度（记为）相等。有轴对准误差存在时，测得的灵敏度总是偏小的——无论是原检测装置中的单分量磁场线圈，还是本文提出的三分量磁场线圈，只要由轴对准误差存在，则总是<。目前的工艺，可以保证轴对准误差在0.5°以内。为计算轴对准误差对灵敏度带来的影响，取轴对准误差为0.5°，则有：
则此时的灵敏度测量误差为cos0.5。-1= -0.0038%，远小于0.1%，可以满足生产中的参数控制要求。
3.3 轴对准的误差计算
取磁场线圈的误差为0.1%，轴对准的误差为0.1%，则总误差为[2]：
可以看出，总误差为0.14%，满足生产中的参数控制要求。
4.批量检测装置的测试结果
为验证本文提出灵敏度检测装置的正确性，随机选取了5台磁引信进行测试。除了装夹操作需要耗时3分钟左右，其他操作：给三分量线圈中通以恒定磁场、三分量磁传感器的输出参数读取、灵敏度参数计算均由电脑自动完成——这些操作可在1min之内完成。将磁引信按照本文所述的方式进行装夹，并放置在三分量磁场线圈中完成自动化的检测。检测结果如表1所示。应用本文设计的检测装置，5台磁引信的灵敏度检测操作，耗时约20min。
为验证本论文设计的装置检测结果的正确性，将上述5台磁引信用原装置进行检验，得到表2的检测结果。用应原检测装置，5台磁引信的灵敏度检测操作，耗时约60min。
将两个表格中的测试结果进行比较，误差均小于1%。这表明：新装置的检测结果与原装置的检测结果是一致的。
5.结论
本文给出了一种三分量磁探头灵敏度批量检测装置的设计过程。与原有的检测装置相比，本装置具有如下优点：设计了专用的工装夹具，人工装夹操作由原来的3次缩减至一次，降低了劳动强度；用三分量磁场线圈替代原检测装置中的单分量磁场线圈，由电脑程序依次控制产生三分方向的磁场，增加了自动化程度。实际测试结果表明，本文提出的检测装置能够显著地提高检测效率，比较适宜于批量生产的场合。
参考文献
[1]贾明，杨功流.基于超导的三位置重力梯度轴向分量测量方法[J].中国惯性技术学报，2011，19（4）：419-422.
[2]孔星煒.一种制导炸弹INS/GPS导航系统误差分析与分配[J].传感器世界，2009，17（1）：37-41.
【关键词】磁引信；灵敏度；检测装置
1.概述
磁引信中的磁传感器采用的是三分量的磁探头。每个分量的磁传感器的灵敏度是磁引信的关键参数，在生产的过程中要100%检验，其指标要求为测量误差不大于0.5%。
目前，该参数的检验是在单轴磁场线圈中进行的（如图1所示）。
首先将磁引信的x探头与磁场线圈的磁轴对准——该操作需要借助于二维转台，在水平方向和竖直方向两个方向上完成姿态调节过程，操作耗时费力，记下此时磁传感器的输出为；然后该磁场线圈通以恒定的电流以产生固定的磁场（即该磁场为），在该磁场下读取磁传感器的输出，记为，则可求得三分量磁传感器x轴的灵敏度为：
式（1）中，磁场的单位为纳特（nT），磁传感器的输出、的单位为，灵敏度的单位为
按照同样的方法，可以求得磁传感器y轴与z轴的灵敏度。
上述方法在产品研制的过程中，用来完成小批量样品的生产时可行的，如果用在大批量生产的过程中就显示出效率低下的弊端：每一套样机需要完成三次完全同样的操作，属于单调的重复性劳动，操作人员容易疲惫；磁传感器的轴与磁场线圈的轴线对准操作需要手工装夹，自动化程度低；更重要的是——完成一台磁引信的三分量磁传感器灵敏度测试工作需要10min以上的时间。
2.灵敏度批量检测装置的设计
2.1 检测线圈的设计
通过分析原检测装置的操作过程，可发现：每一个磁传感的检测均要用到磁场线圈，因此可以通过设置三分量磁场线圈来实现检测过程中的施加磁场操作[1]。利用三分量磁场线圈的好处就是可以减少装夹次数——利用三个两两正交的线圈，依次施加恒定磁场，正好对应于磁传感器的三个探头，可以只装夹一次完成三个探头的灵敏度测试。图2为本文设计的磁场线圈的结构图，三组磁场线圈两两正交，分别用来检验磁传感器的三分量x、y、z。磁场线圈中间设计有一水平面，该水平面与磁场线圈的x轴平行。水平面上设置有一竖直的安装基准面，该基准面与磁场线圈的y轴平行。
2.2 轴线对准的改进
为了快速的将磁传感器的3个轴与三分量磁场线圈的三个轴对准，设计了专用夹具（如图3）。该夹具的底面与侧面分别为水平安装基准面与竖直安装基准面。将磁引信通过螺钉安装在专用夹具上后，只需将夹具的两个安装基准面与磁场线圈中的安装基准面贴合，即可完成磁传感器的3个轴与磁场线圈的3个轴之间的对准。专用夹具由无磁黄铜制成，总重量大约4.2kg，该重量可以克服测试的过程中电缆抖动带来的机械扰动。
3.测量误差的理论计算
测量误差来源主要有两方面：1）磁场线圈产生的磁场不够准；2）轴对准误差——磁引信的轴与磁场线圈的轴没有完全对准。
3.1 磁场线圈的误差计算
磁场线圈为标准设备，每年均进行计量校准，其磁场准确度为0.1%。进行检验时一般用磁场线圈产生20000nT的磁场。由此带来的测量误差会传递到灵敏度测量结果中，但是该误差小于0.1%，满足生产中的参数控制要求。
3.2 轴对准的误差计算
如前所述，轴对准是靠安装夹具的基准面与磁场线圈中的基准面的贴合来实现的。在磁探头的轴与磁场线圈的轴完全对准的时候，测得的灵敏度（记为）与真实的灵敏度（记为）相等。有轴对准误差存在时，测得的灵敏度总是偏小的——无论是原检测装置中的单分量磁场线圈，还是本文提出的三分量磁场线圈，只要由轴对准误差存在，则总是<。目前的工艺，可以保证轴对准误差在0.5°以内。为计算轴对准误差对灵敏度带来的影响，取轴对准误差为0.5°，则有：
则此时的灵敏度测量误差为cos0.5。-1= -0.0038%，远小于0.1%，可以满足生产中的参数控制要求。
3.3 轴对准的误差计算
取磁场线圈的误差为0.1%，轴对准的误差为0.1%，则总误差为[2]：
可以看出，总误差为0.14%，满足生产中的参数控制要求。
4.批量检测装置的测试结果
为验证本文提出灵敏度检测装置的正确性，随机选取了5台磁引信进行测试。除了装夹操作需要耗时3分钟左右，其他操作：给三分量线圈中通以恒定磁场、三分量磁传感器的输出参数读取、灵敏度参数计算均由电脑自动完成——这些操作可在1min之内完成。将磁引信按照本文所述的方式进行装夹，并放置在三分量磁场线圈中完成自动化的检测。检测结果如表1所示。应用本文设计的检测装置，5台磁引信的灵敏度检测操作，耗时约20min。
为验证本论文设计的装置检测结果的正确性，将上述5台磁引信用原装置进行检验，得到表2的检测结果。用应原检测装置，5台磁引信的灵敏度检测操作，耗时约60min。
将两个表格中的测试结果进行比较，误差均小于1%。这表明：新装置的检测结果与原装置的检测结果是一致的。
5.结论
本文给出了一种三分量磁探头灵敏度批量检测装置的设计过程。与原有的检测装置相比，本装置具有如下优点：设计了专用的工装夹具，人工装夹操作由原来的3次缩减至一次，降低了劳动强度；用三分量磁场线圈替代原检测装置中的单分量磁场线圈，由电脑程序依次控制产生三分方向的磁场，增加了自动化程度。实际测试结果表明，本文提出的检测装置能够显著地提高检测效率，比较适宜于批量生产的场合。
参考文献
[1]贾明，杨功流.基于超导的三位置重力梯度轴向分量测量方法[J].中国惯性技术学报，2011，19（4）：419-422.
[2]孔星煒.一种制导炸弹INS/GPS导航系统误差分析与分配[J].传感器世界，2009，17（1）：37-41.