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자기장크기 측정이 가능한 3-축 Flux-gate 마그네토미터 제작

한국자기학회지, Volume 29, Number 5, 31 Oct 2019, Pages 171-176
손대락 * (한남대학교 광센서공학과)
Abstract
Total magnetic field를 측정하는 magnetometer는 진동이나 회전이 있는 측정환경에서도 측정이 가능하나, 일반적인 3-축의 magnetometer의 경우 축사이의 각도가 직각에서 1o 정도의 오차를 가지고 있다. 따라서 total magnetic field를 측정하는데 많은 오차를 가져왔다. 본 연구에서는 3-축 사이의 각도를 측정하고 수학적으로 이를 보정하여 total magnetic field의 측정이 가능한 3-축 flux-gate magnetometer를 제작하였다. 개발된 3-축의 flux-gate magnetometer는 각축의 정밀도 차이가 0.01% 이하 되게 제작을 하였고, 자기장의 크기를 계산하기위하여 3-채널 자기장 신호를 24 bit 으로 동시에 측정이 가능한 ADC를 사용하였으며, DSP를 사용 직각도를 보정하여 직각도를 0.1o 이하 되게 보정을 한 자기장 값을 출력할 수 있게 하였다. 개발된 magnetometer 의 성능을 검증하기 위하여 magnetometer를 드론에 장착하여 측정한 결과 드론의 진동에도 불구하고 total magnetic field를 1 nT 의 정밀도로 측정할 수 있었다.

Magnetic field measurement under vibration and rotation condition of the magnetometer, total field measuring magnetometers have been used, because orthogonality error and scale factor differene of the 3-axis magnetometer can not measure total magnetic field with high precission. In this study, we developed total magnetic field sensor by orthogonality correction for the 3-axis flux-gate magnetometer. To correct orthogonality and scale factor, 24 bit 3-channel simultaneous digitizing ADC and DSP were used. To demonstrate the performance of the developed magnetometer under condition of vibration, the magnetometer was installed on dron
and measured magnetic anormality of passenger cars. We can measure total magnetic field with resolution of 1 nT for the developed orthogonality corrected 3-axis flux-gate magnetometer.
 
Keywords: 마그네토미터; 자기장크기 측정; 플럭스게이트 마그네토미터; 직각도 보정; 자기장측정; magnetometer; total magnetic field; flux-gate magnetometer; orthogonality correction; magnetic field measurement
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2019.29.5.171