Design and Fabrication of Digital 3-axis Magnetometer for Magnetic Signal from Warship

We developed a digital 3-axis flux-gate magnetometer for magnetic field signal measurement from warship during demagnetizing and degaussing processes. For the magnetometer design, we considered following points; the distance between magnetic field measurement station and magnetometer located under sea is about several 100 m, the magnetometer is exposed to magnetic field of ${\pm}1mT$ during demagnetizing process, and magnetometer is located under the sea about 30 m depth. To overcome long distance problem, magnetometer could be operated on wide input supply voltage range of 16~36 V using DC/DC converter, and for the data communication between the magnetometer and measurement station a RS422 serial interface was employed. To improve perming effect due to the ${\pm}1mT$ during demagnetizing process, magnetometer could be compensated external magnetic field up to ${\pm}1mT$ but magnetic field measuring rang is only ${\pm}100{\mu}T$. The perming effect was about ${\pm}2nT$ under ${\pm}1mT$ external magnetic field. The magnetometer was tested water vessel with air pressure up to 6 bar for the sea water pressure problems. Linearity of the magnetometer was better than 0.01 % in the measuring range of ${\pm}0.1mT$ and noise level was $30pT/\sqrt{Hz}$ at 1 Hz.

함정 자기신호 측정용 3-축 디지털 자기센서 설계 및 제작에 관한 연구

본 연구에서는 함정을 자기소거시키는 과정에서 함정에 의한 자기장을 측정하기위한 3-축의 flux-gate 마그네토미터를 설계 제작하였다. 설계에서 고려한 사항은 자기장측정지점과 자기장 데이터를 수집하는 장치 사이의 거리가 수백미터로 멀기 때문에 입력전압의 변동이 커도 동작이 되게 전압 범위가 16~36 V까지 가능한 DC/DC 변환기를 사용하였고, 데이터의 전송은 자기장 측정값을 디지털로 변환 시킨 후 RS422통신으로 전송하게 하였다. 또한 함정을 자기소거 하는 과정에서 발생하는 ${\pm}1mT$ 자기장하에서도 0점의 변화가 ${\pm}2nT$ 이하가 되게 피측정자기장의 보상은 ${\pm}1mT$, 측정범위는 ${\pm}0.1mT$가 되게 제작을 하였다. 또한 수심 30 m에서도 동작되어야하는 조건을 고려하여 6기압 하에서 센서가 수밀이 되고 정상 작동이 되는 것을 확인 하였다. 마그네토미터의 일반특성으로는 선형도가 측정범위 ${\pm}0.1mT$에서 0.01 % 이상 이였고 센서의 노이즈는 1 Hz에서 $30pT/\sqrt{Hz}$이였다.