什么是磁罗盘?

[拼音]：ciluopan

[外文]：magnetic compass

利用地磁场水平分量作定向基准测量飞机磁航向的仪表。飞机磁航向是空中导航所需要的一个重要参量。在飞机作水平等速飞行时，可用磁罗盘指示飞机的磁航向。中国在公元前2000多年发明了指南针，用它来确定方位，这就是磁罗盘的雏型。

地磁南北极与地理南北极不重合，自由悬挂的磁针所指方向与地理上的南北（真经线）方向有一偏差角，即磁偏角（又称磁差）。在专门绘制的导航地图中注有各地的磁差修正量。用磁航向读数与磁差代数相加可得飞机的真航向。地磁场强度矢量与水平面的夹角称为磁倾角。各地的磁倾角不相等，越靠近地磁极磁倾角越大。在高纬度地区地磁水平分量很弱，它对水平悬挂的磁棒的定向作用很小。因此，在地球两极地区，磁罗盘不能应用。在航空磁罗盘中，一对永久磁棒吊挂在浮球下，呈下摆式结构，使磁棒能保持水平。而浮球用轴尖支承在宝石碗座上，并悬浮在浮液（乙醇、轻煤油或其他罗盘油）中，以减少与支承部分的摩擦。与磁棒和浮球连在一起的有一方位刻度环。代表机头方向的航向标线相对于方位刻度环的读数，即为飞机的航向。浮液体积在环境温度变化时会发生胀缩，故采用膨胀室加以补偿。由于飞机上钢铁构件和电气设备所形成的磁场的干扰作用，磁棒将稳定在地磁水平分量与飞机磁场水平分量的合成磁场（罗盘经线）的方位上。罗经北向与磁北之间的偏差角称为罗差。同一架飞机在不同方位上的罗差数值不等。为了正确地测量飞机的磁航向，在磁罗盘的外壳上装有罗差校正器，用它产生可任意调节的人工补偿磁场，以减弱或抵消飞机磁场的干扰作用。磁罗盘应安装在机内磁干扰较弱的位置。

航空磁罗盘有2种基本的类型：

（1）直读式：优点是简单可靠，但因装在磁干扰较大的驾驶舱内，故罗差较大。

（2）远读式：把磁罗盘改成磁航向传感器，安装在驾驶舱外，而将检测到的磁航向信息远距离传送给航向指示器并加以显示。它的优点是可把磁传感器安装在机上磁干扰较小的位置，如翼尖、尾翼等处，以减小罗差。这两种磁罗盘的共同缺点是：在飞机作非匀速飞行或转弯、盘旋时，由于磁敏感元件偏离水平面而受到地磁垂直分量的作用，会产生较大的加速度误差和转弯误差；飞机航向改变时由于液体对磁敏感元件的阻尼效应会产生显著的滞后误差；磁罗盘不适宜在磁性异常地区和高纬度地区使用。而陀螺磁罗盘却成功地解决了这些问题。

直读式磁罗盘简单可靠，除在小飞机上仍得到应用外，在很多飞机上被用作应急仪表。远读式磁罗盘已由性能较完善的陀螺磁罗盘或航向系统所取代。

磁罗盘中常用的磁敏感元件除磁棒外还有磁感应元件。这种元件测量灵敏度高，能直接输出电信号，适于远距离传输，故在磁传感器中获得广泛的应用。磁感应元件由软磁材料铁芯与绕在其上的激磁线圈和测量线圈组成。激磁线圈接交流电源，交变电流形成的磁场使铁芯反复磁化，从而周期性地改变铁芯的导磁率。这时，即使是一个恒定的地磁场作用在铁芯上，所产生的地磁磁通也将是交变的。在地磁交变磁通的作用下，测量线圈两端将有感应电势产生。当感应元件与地磁场平行时，感应电势最大；当感应元件与地磁场垂直时，感应电势最小。因此，磁感应元件可用来测定地磁场水平分量的方位。