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01空心正交电感
一、背景
这是昨天接收到来自逐飞的空心正交电感， 用于测量 150kHz 的导航磁场方向。 经过测量，每个电感中的线圈都是 1mH。 这四个电感具有不同的尺寸和绕制线径， 下面测量他们在舵机带动下，所获得的电磁场的信号。 评估每个电感测量电磁场方向精度。
二、测量数据
测量小型正交电感对应的数据。 两个通道信号基本上都没有失真， 计算出来的角度线性度较好。 更换中等线圈。 此时， 由于对应的线圈增益变大， 测量的信号都已经饱和了。 同样，对于大型电感， 所测带得到的数据也都饱和。 下面，减小采集板中可编程放大器的增益， 降低增益之后再重新测量一遍。
▲ 图1.2.1 小电感测量的磁场以及计算的角度▲ 图1.2.2 中等线圈采集到的数据以及计算的角度▲ 图1.2.3 大型线圈采集到的信号以及计算的角度▲ 图1.2.4 大型线圈2采集到的信号以及计算的角度降低采集板的增益。 重新采集数据。 使用绕制线径比较大传感器进行测量。 信号并没有失真， 但是会发现计算出的角度信息出现非常大的误差。 修改线径比较小的大电感进行测量， 此时， 计算出的角度则误差很小。 猜测，这是因为线径比较小的线圈所形成的接收 LC 的 Q之比较低， 相应的对于测量桌面中存在的一些干扰信号影响也小了。 由此实验结果也说明了一件事情， 接收线圈的 Q值， 并不是越大越好。 适当降低 Q值， 反而对于外部所产生的干扰有一定的抑制作用。
▲ 图1.2.5 测量重型电感对应的结果使用中型电感测量， 现在两个线圈信号都没有失真。 但是， 很奇怪，两个线圈对应的极值并不一致。 从而造成了角度数值在 0 点的时候出现的量波动， 具体原因不详。
▲ 图1.2.6 最小传感器测量的结果测试最小的空心线圈， 可以看到对应的信号幅度比较低。 两个通道的信号幅度没有饱和失真。 但是， 比较奇怪的是， 两个线圈测量角度在零点还是有偏差。 对应计算角度在零点的时候出现了波动。
没有对比，就没有伤害， 这是昨天使用紫外光固定胶水制作的工字型电感传感器， 使用它采集信号幅度进行对比。 在同样增益下， 它的灵敏度不如刚才空心电感， 所以测量信号中存在着较大的波动， 但是，很奇怪，计算出的角度却非常好。
增加采集板的增益， 提高了 八倍。 这一次测量信号幅度数值非常好。 解调出的角度在零点的时候没有任何波动。 堪称完美。
三、对比分析
那么问题来了， 为什么空心电感测量的数据对于计算角度会出现零点的波动失真呢。 使用工字型电感， 经过手工调整， 所测量的两个通道的信号计算出的角度没有任何的失真。 这中间有一个关键点， 那就是三点合一， 哪三点呢？ 那就两个信号的极值点以及它们相关数值的过零点。 这三个点在角度上是同一个角度， 所以计算出的角度数值在 0 点的时候 就没有任何失真。 反过来， 查看空心电感所得到的数据， 相关数据的过零点， 一同通道信号幅度极小点 以及另外一个通道信号幅度极大值点不再同一个角度。 这就使得角度计算数值中出现了零点附近的偏差。 那么，为什么空心电感会存在这样的问题呢？ 这个问题留给下一个实验吧。
※总结 ※
本文测量了四个不同尺寸的空心电感在导航电磁信号角度的性能。 它们都具有非常好的灵敏度。 但是很可惜， 在角度解调方面， 都存在着比较大的零点偏差。 这一点反而不如直接使用工字型电感制作的正交线圈。 后面， 需要通过其他的实验来查找一下这方面的具体原因。 为什么这些空心正交电感所测量出来的角度有这麽大的零点误差呢？
■ 相关文献链接:
- 逐飞的空心正交电感特性测量-CSDN博客
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● 相关图表链接:
- 图1.2.1 小电感测量的磁场以及计算的角度
- 图1.2.2 中等线圈采集到的数据以及计算的角度
- 图1.2.3 大型线圈采集到的信号以及计算的角度
- 图1.2.4 大型线圈2采集到的信号以及计算的角度
- 图1.2.5 测量重型电感对应的结果
- 图1.2.6 最小传感器测量的结果
