雪鱼子1. 空心正交电感磁场测量实验概述
在电磁导航系统设计中，磁场方向检测的精度直接影响着整个系统的定位性能。最近我收到一批来自逐飞科技的空心正交电感样品，专门用于150kHz导航磁场的方向测量。这批电感包含四种不同规格：小型、中型、大型和重型，虽然电感量均为1mH，但在尺寸和绕制线径上存在明显差异。
初次拿到这些电感时，最让我感兴趣的是它们的结构设计——完全空心的正交线圈布局，理论上应该能提供更均匀的磁场响应特性。为了验证实际性能，我搭建了一个简单的测试平台：使用舵机带动电感旋转，通过自制的采集板记录信号波形，并开发了专门的角度解算算法。测试过程中发现了一些有趣的现象，也遇到了意料之外的问题，这些经验对于电磁导航传感器的选型很有参考价值。
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2. 实验设备与测试方案
2.1 测试平台搭建
测试系统的核心部件包括：
- 旋转平台：采用SG90舵机改装，转速约60°/s，角度控制精度±1°
- 信号采集板：基于STM32F103设计，配备可编程增益放大器(PGA)，增益范围1-128倍
- 磁场源：自制150kHz正弦波发射线圈，场强约5μT@10cm
- 数据处理：Python实时采集系统，采样率10kHz，16位ADC分辨率
特别需要注意的是，所有测试都在电磁屏蔽室内进行，以降低环境干扰。测试时，将电感样品固定在旋转平台中心，距离磁场源15cm，确保处于远场区域。
2.2 测量方法设计
测量流程分为三个关键步骤：
- 原始信号采集：记录两个正交线圈的感应电压波形
- 信号处理：通过数字锁相放大技术提取150kHz信号的包络
- 角度计算：使用arctan2函数根据两路信号幅值比求解磁场方向
角度精度评估采用对比法：将解算角度与舵机编码器反馈的角度做差值分析。测试时，让电感从0°旋转到360°，每10°记录一组数据，重点关注以下几个特性指标：
- 信号线性度：包络波形与理想正弦曲线的吻合程度
- 角度误差：解算角度与真实角度的偏差
- 零点稳定性：在0°和180°附近的误差波动情况
3. 不同规格电感性能对比
3.1 小型电感测试结果
小型电感（直径15mm，线径0.1mm）的测试数据令人惊喜。在PGA增益设为32倍时，两路信号幅度分别为1.2V和1.15V，完全处于ADC量程范围内。从图1.2.1可