只能說是漢族人民發明的 在長期的生產斗爭中,我國漢族勞動人民進一步利用磁體的指極性,制成指示方向的機械,這就是指南針。這在《韓非子?有度篇》中和《鬼谷子》一書中都有記載。在《鬼谷子》中記載說,鄭國人到深山密林中去采集玉石時,為了不迷失方向,帶著“司南”。這“司南”就是指南針這種機械。東漢王充在《論衡》中描述過“司南”,它象只水勺,用天然磁石磨制面成,勺底為球面體,勺呈橢圓狀,勺柄通體漸漸縮成柱狀。為了確定方向,還配有一個“地盤”,它是銅質或涂漆木制盤,中央是平滑圓槽,形狀可能是內圓外方,框上刻劃出定向的刻度,用“干”、“支”(即甲、乙、丙、丁……和子、丑、寅、卯……)以及八卦等表明二十四方位。將會投于地盤中央時,它的柄部就會大體停止在指南的方位上。以上可知司南是現代指南針(磁羅盤)的體型。“指南”是張衡在《東京賦》中第一次提出來的,以后經過魏晉、南北朝、隋、唐,直到宋代經過一千多年才逐漸發展起來了。宋代杰出的科學家沈括在《夢溪筆談》中,對指南針發展的當時狀況作了詳盡的論述。當時在生產和科學實驗發展的推動下,特別是航海事業和外貿的興起擴大下,指南針逐步發展起來。沈括總結了勞動人民在實踐在創造的四種指南針的裝置方法。第一種是水浮法,將磁針浮于水面進行指南,雖然比較平穩,但容易動蕩不定;第二種是指甲旋定法,將磁針置于指甲上,轉動靈活,也容易滑落;第三種是碗唇旋定法,將磁針置于碗口邊上,轉動較靈活,但易滑落;第四種是縷旋法,用蠶絲將磁針懸掛起來,可達到轉動靈活而又穩定。他還記載了人工授磁方法即“以磁石磨針鋒,則能指南”。這種用人工制成磁體,是一個巨大的進步。此外,還曾制出過“指南魚”、“旱針”、“水針”。旱針、水針這兩種指南針,成為近代指南針(羅盤針)的基本結構原理奠定了基礎。沈括在研究指南針的過程中,還總結和發現了地磁有偏角存在。也就是說,指南針指示的方向,“常微偏東,不全南也”。這是我國對地磁學做出的偉大貢獻。
指南針是一種重要的導航工具,可應用在多種場合中。電子指南針內部結構固定,沒有移動部分,可以簡單地和其它電子系統接口,因此可代替舊的磁指南針。并以精度高、穩定性好等特點得到了廣泛運用。公司生產的半導體器件KMZ52是一種專門用于電子指南針的二維磁場傳感器。它采用磁場傳感器的磁阻(MR)技術,并用翻轉技術消除信號偏移,而用電磁反饋技術來消除溫度的敏感漂移。由于外界存在干擾,該系統集成了幾種特殊的抗干擾技術來提高系統精度。本文介紹了電子指南針的工作原理及電路設計,同時給出了其抗干擾設計以及信號和數據的處理方法。
1、三維電子羅盤由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構成。
2、三維磁阻傳感器用來測量地球磁場,傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態時進行補償;MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號以及數據輸出和軟鐵、硬鐵補償。
3、該磁力儀是采用三個互相垂直的磁阻傳感器,每個軸向上的傳感器檢測在該方向上的地磁場強度。
4、向前的方向稱為x方向的傳感器檢測地磁場在x方向的矢量值;向左或Y方向的傳感器檢測地磁場在Y方向的矢量值;向下或Z方向的傳感器檢測地磁場在Z方向的矢量值。每個方向的傳感器的靈敏度都已根據在該方向上地磁場的分矢量調整到最佳點,并具有非常低的橫軸靈敏度。
5、傳感器產生的模擬輸出信號進行放大后送入MCU進行處理。磁場測量范圍為±2Gauss。
6、通過采用12位A/D轉換器,磁力儀能夠分辨出小于1mGauss的磁場變化量,我們便可通過該高分辨力來準確測量出200-300mGauss的X和Y方向的磁場強度,不論是在赤道上的向上變化還是在南北極的更低值位置僅用地磁場在X和Y的兩個分矢量值便可確定方位值
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