전원주파수 교류자기장 내성평가을 위하여 유도코일용 대형 3-축 사각 헬름홀쯔 코일 를 설계 .center dot. 제작하였다. 제작한 사각 헬름홀쯔 코일의 코일상수및 자기장 균일도를 측정하였으며, 3축 방향의 자기장 균일도는 컴퓨터 모사에의한 값과 잘 일치하였다. 자기장 균일도부터 교류자기장 내성평가에서 요구하는 유효시험공간을 결정 하였으며, 다회의 유도코일을 사용하므로써 낮은 전류로 큰 자기장을 요구하는 단속적 교류자기장 내성평가도 수행할 수 있음을 알 수 있었다.
자북을 지시하는 방위각 측정용 센서는 항공기와 선박이나 스마트폰 등에 널리 사용되고 있다. 센서의 좌표계가 회전을 하였을 경우도 방위각(azimuth angle) 및 회전각(roll angle)를 지시할 수 있게 하기위하여 3-축의 가속도 센서가 추가로 사용된다. 본 연구에서는 방위각센서에 부착된 3-축의 자기장센서의 특성을 측정하거나, 방위각센서용 3-축의 자기장센서를 개발하기 위하여 3-축의 자기장센서의 방위각 특성을 측정할 수 있는 장치를 개발 제작하였다. 3-축의 자기장발생을 위해서 직경이 290 mm 이상인 3-축의 헬름홀쯔 코일을 사용하여 코일 중심 ${\pm}30mm$ 범위에서 자기장의 분포의 균일도가 0.2 % 이내가 되게 하였다. 비자성실험실이 아닌 일반실험실에서도 실험이 가능하게 소형의 헬름홀쯔 코일과 3-축의 마그네토미터를 사용, 환경자기장(지구자기장+건축물에 의한 자기장)을 보상하고 시험하고자하는 자기장을 컴퓨터 소프트웨어로 제어를 할 수 있게 시험 장치를 고안하였다. 제작된 장치는 자기장을 0.2 % 정확도로, 직각도를 $0.2^{\circ}$, 환경자기장을 10 nT 이하로 보상할 수 있었다. 또한 제작된 장치의 성능검증을 위하여 상용의 방위각센서에 대하여, 그 특성을 측정하여보았다.
저자장방법으로 양성자 자기회전비율을 측정할 때, 지자장을 상쇄시켜 무자장 실험공간을 형성시킬 필요가 있다. 이를 위해 일정한 자장성분은 헬름홀쯔코일에 흐르는 정전류에 의하여 상쇄 되고, 미소변화 자장은 폐회로를 구성하는 궤환장치에 의해 자동적으로 상쇄되는 지자장 상쇄장치 를 설계하였다. 지자장성분을 상쇄하기 위해 코일상수가 같은 대형 및 소형 3축 헬름홀쯔코일과 미 소변화 자장 상쇄용 궤환증폭기를 제작하였다. 제작된 시스템을 사용하여 일반실험실 내에서 예비 실험을 한 결과 수십 ${\mu}T$ 의 일정한 자장성분과 ${\pm}100nT$ 의 미소변화 자장을 상쇄하여 잔류자 장이 ${\pm}10nT$ 이하인 공간을 형성하였다.
This paper describes design and construction results of the measurement system developed on the purpose of measuring properties of AC magnetic field sensors used in the weapon system. The system for measuring the properties of AC magnetic field sensors consist of 3-axis helmholtz coil, signal generator, signal amplifier, sensor data acquisition unit and AC magnetic field sensor property measurement & analysis equipment including the operating software. By using this system, we can measure various properties of AC magnetic field sensor such as sensitivity, linearity and dynamic response in the frequency from 1 Hz to 10 kHz. Finally we also verified its performance by measuring the property of a MAG 639, standard magnetic field sensor of bartington instruments, with the developed measurement system.
자장의 범위가 1 mT 이하이고, 분해능이 100 nT인 국가표준을 확립하고 저자장 측정장비의 교정 및 측정능력을 확보하기 위한 저자장 표준시스템을 제작하였다. 저장 발생용으로 석영관을 사용 한 정밀 솔레노이드를 가공.제작하였으며, 지자장 상쇄용으로 대형 3-축 헬름홀쯔 코일을 구성하였다. 자장 균일도를 향상시키기 위하여 단층 솔레노이드에서 주전류의 2개의 보조전류를 사용하는 three-current 방법을 사용하였으며, 컴퓨터를 사용하여 축상에서 최대의 균일도를 주는 조건을 계산하였다. Three-curent 방법을 사용한 경우 솔레노이드 중심축상에서 ${\pm}5\;cm$ 범위에서 0.01%, single current 일 때는 0.1%의 정밀도로 자장을 발생할 수 있었으며, 저자장 측정장비의 동특성을 측정할수 있는 시스 템을 구성하여 장비의 성능을 평가할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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