什么是羅盤針?電子羅盤針工作原理是什么?

羅盤針，其實就是我們常說的指南針。通過羅盤針，我們可以輕易地分辨現(xiàn)實世界中的方向。為增進大家對羅盤針的認識，本文將對羅盤針、電子羅盤針工作原理予以介紹。如果你對羅盤針、電子羅盤針具有興趣，不放繼續(xù)往下閱讀哦。

一、什么是羅盤針

羅盤針，也就是指南針，古代叫司南，主要組成部分是一根裝在軸上的磁針，磁針在天然地磁場的作用下可以自由轉(zhuǎn)動并保持在磁子午線的切線方向上，磁針的南極指向地理南極(磁場北極)，利用這一性能可以辨別方向。

常用于航海、大地測量、旅行及軍事等方面。物理上指示方向的指南針的發(fā)明有三類部件，分別是司南、羅盤和磁針，均屬于中國的發(fā)明。 據(jù)《古礦錄》記載最早出現(xiàn)于戰(zhàn)國時期的磁山一帶。

指南針是中國古代勞動人民在長期的實踐中對磁石磁性認識的結(jié)果。作為中國古代四大發(fā)明之一，它的發(fā)明對人類的科學技術(shù)和文明的發(fā)展，起了無可估量的作用。在中國古代，指南針起先應用于祭祀、禮儀、軍事和占卜與看風水時確定方位。

磁針問世后，先后用于堪輿和航海。為了使用方便，讀數(shù)容易，加上磁偏角的發(fā)現(xiàn)，對指南針的使用技巧提出了更高的要求，方家首先將磁針與分度盤相配合，創(chuàng)制了新一代指南針——羅盤。不過有些場合，碗中的水浮磁針仍在使用，故沈括《夢溪筆談》卷二十四稱“水浮多蕩搖”。江蘇、河北和遼寧旅大曾出土元代的不帶刻度的指南針專用針碗。當航船還在使用浮針加針碗時，堪輿羅盤卻遠遠地跑到了前面。

考古資料表明，堪輿家選擇墓穴采用二十四向表示法大約始于唐末。南唐何溥主持建徽城，看風水時也用二十四向表示法。何溥所撰的《靈城精義》“理氣章正訣”中說，“地以八方正位，定坤道與輿圖，故以正子午為地盤，居內(nèi)以應地之實?！碧煲允忠?，正躔度之次舍，故以壬子丙午為天盤，居外以應天之虛。”作者、時代不明的《九天玄女青囊海角經(jīng)》“理氣篇”中有一段幾乎相同的文字，兩者應同出一源。

二、電子羅盤針工作原理

三維電子羅盤由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構(gòu)成。三維磁阻傳感器用來測量地球磁場，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時進行補償;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(diào)整到最佳點，并具有非常低的橫軸靈敏度。傳感器產(chǎn)生的模擬輸出信號進行放大后送入MCU進行處理。磁場測量范圍為±2Gauss。

通過采用12位A/D轉(zhuǎn)換器，磁力儀能夠分辨出小于1mGauss的磁場變化量，我們便可通過該高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極的更低值位置。

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(guān)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(cè)傾角，這個俯仰角被定義為由前向后方向的角度變化;而側(cè)傾角則為由左到右方向的角度變化。

電子羅盤將俯仰和側(cè)傾角的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)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。

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