地磁模拟法测量舰船感应磁场的数值模拟

地磁模拟法测量舰船感应磁场具有测量速度快、实施方便等优点,但感应磁场测量精度受模拟地磁场均匀度所限制,研究其影响规律对推广应用地磁模拟法具有重要意义。从地磁模拟法原理出发,借助COMSOL多物理场有限元仿真平台,设计椭球壳解析算例来验证该仿真平台分析地磁模拟法测量感应磁场的有效性。设计某舰船算例进行数值模拟研究,定量分析了地磁模拟法测量舰船感应磁场的精度受模拟地磁场均匀度影响的变化规律,以及舰桥结构对感应磁场测量精度的影响程度。结果表明：当模拟地磁场均匀度达到91%时,感应磁场测量精度优于90%,若继续增加均匀度,则感应磁场测量精度提升效果变缓,工程效费比降低;舰桥结构对均匀度评估的影响程度为0.2%,对感应磁场测量精度的影响程度为2.7%,且当整体均匀度高于91%后,其影响程度降至2.5%,可忽略该结构对感应磁场测量的影响。研究结论为实际舰船消磁中进一步推广应用地磁模拟法提供了依据,也为地磁模拟线圈的优化设计提供了一定的参考。     

模拟舰船磁场的两轴磁体设计研究

为提升磁体模拟舰船磁场的相似性、提高舰船磁场模拟的效率，提出一种两轴磁体的设计方法。在同一个磁芯上同时绕制两种形式的线圈，并分别通入独立的电流，用以产生两个相互独立的垂直方向磁场，同时模拟舰船磁场的多个分量，从而模拟整个舰船磁场。按照现有约束条件确定两轴磁体的材料、尺寸、线圈绕组圈数等设计参数，并按10∶1的比例制作缩比磁体模型，对磁体模型的磁场进行实验室测量。测量结果表明，采用基于双绕组、单磁芯的两轴磁体可有效模拟舰船磁场的多方向特征。     

由空中磁场推算线电极参数及海水中电磁场分布

海水中的线电极可作为舰船电磁场的模拟场源,然而在海水中测量其电磁场操作实施困难,如果能够通过空中的磁场测量来推算线电极在海水中的电磁场分布则能很好地解决这一难题。根据海水中稳恒电流电场的点电极计算模型,推导出线电极在海水中的电场、磁场和空中磁场分布的解析表达式,从而提出通过测量空中磁场分布来推算海水中线电极的参数及其在海水中电场和磁场分布。设计了实验室水池测量方案,运用遗传算法（GA）对线电极参数及电缆有效段进行GA编码,计算结果符合实际;由GA计算结果进一步求得海水中电磁场的分布,与理论值达到很好的吻合,证明了方法的可行性。     

近距离磁感应线圈的磁场计算与仿真分析

线圈磁场是由线圈通电产生的,磁场和电场之间是密切相关的。随时间变化的磁场会激发感应电场,随时间变化的电场会激发感应磁场。电场和磁场互相联系且在一定的条件下可互相激发,即可互相转化,电场和磁场所形成的统一体叫做电磁场。电磁场的所有理论均是在数学理论的基础上发展起来的,只有建立严格的数学模型,电磁场理论的研究才能深入进行。在磁场理论基础上,对正方形、圆形和螺线管线圈进行磁场计算,并通过运用MATLAB软件对磁场进行仿真分析,择优选择,确定最优研究对象。     

电场抑制与磁场防护的共性技术研究

为提高舰船电场特征信号的探测水平并研究科学的舰船电场防护方法,系统研究了电场和磁场产生机理的共性特点,分析了磁、电场对战斗力影响的共同点,研究了磁、电场分析理论的相通之处;分析发现舰船磁场和电场的分析方法和为抑制舰船磁场或电场而采用防护策略也很相似;研究表明舰:船磁场和电场的防护技术是相通的,可以互相借鉴相似的研究方法,利用相同的研究和实验资源,互相促进,共同研究。     

三层介质中任意方向电偶极子旋转产生的感应电场

针对舰船轴频电场防护不能完全消除轴频电场信号问题,提出了旋转直流电偶极子的建模,对螺旋桨表面极化带电粒子随着螺旋桨旋转产生感应电场进行计算。该模型采用镜像法推导出三层介质中任意方向电偶极子旋转时产生的感应电场,并通过实验测量与仿真对比验证了正确性。结果表明,直流电偶极子旋转产生的感应电场频率与螺旋桨转速一致,说明该电场是轴频电场的一部分,且实验测量的相位特征与仿真结论相同。通过仿真与实验结果的验证得出,极化带电离子旋转过程中产生时谐电场是轴频电场一部分的正确性。     

基于点电荷模型的腐蚀相关静电场快速预测方法研究

针对舰船腐蚀相关静态电场实时预测难的问题,提出了基于点电荷（电极）模型的快速建模方法。对舰船的结构进行合理分区,通过计算混合电位值确定电极的极化状态;在电极极化曲线及电化学系统电流和为0的准则基础上,建立了点电极电位和电流之间的函数关系;利用最小二乘算法计算点电极的电流值,并根据点电荷3层模型下的电位计算方法预测舰船腐蚀相关静态电场;分别利用仿真数据和船模试验数据对所提方法的有效性进行了检验。结果表明,所提方法能够实现对舰船腐蚀相关静态电场进行快速预测。     

海水中电极对产生磁场的研究

根据空气-海水-海床3层平行媒质中点电极电流密度分布模型,推导求得点电极对在海水、空气中产生的磁场计算模型,对模型进行验证,并拓展到水平n层导电媒质中点电极在绝缘介质半空间的磁场分布。运用推导的解析表达式,可以计算海水、空气中任意点的磁场值。计算结果表明点电极对在海水、空气中产生的磁场具有明显的分布特征。     

基于电偶极子的舰船腐蚀防腐相关静态磁场研究

借助镜像法推导了在空气—海水—海床3层模型中,位于海水中的静态电偶极子在海水区域中的静态电场和磁场分布的解析表达式。并以此为基础,结合实验室中的一次船模腐蚀防腐静态电场的测量结果,对舰船静态电场进行电偶极子建模。然后以此数学模型为基础,对船模的腐蚀和防腐相关静态磁场进行理论分析和计算,结合缩比模型理论,可以得到实际舰船无法直接测量的海水中的腐蚀和防腐相关静态磁场的分布特征。分析结果表明该部分静态磁场对消磁舰船而言,是值得重视的目标信号。     

利用交变磁场测量法的金属表面缺陷检测

当通有交变电流的激励线圈靠近被检测试件时,产生的交变磁场会在试件表面感应出电流.基于交变磁场测量法(ACFM)的原理,建立被测试件感应电流流向模型,并把电磁场场量分成三个分量进行分析,再用ANSYS基于有限元法的金属表面缺陷检测仿真.仿真结果表明,通过测量扰动磁场的分布,可检测金属表面缺陷.     

一种四级线圈发射器模型研究

基于电磁感应原理。得出了弹丸受力与线圈粗细之间的关系。并设计出了一种四级线圈发射器模型。该模型利用线圈外部的传感器控制电路放电时间,较好地克服了传统发射器线圈放电时间难于控制的不足。利用SIMPLORER和Maxwell仿真软件对发射器的主体电路和线圈磁场进行了分析。并对模型实验结果和系统性能进行了分析和讨论。     

炮口感应装定系统电磁场特性分析

在建立感应装定系统的电磁场有限元模型的基础上，对引信感应装定系统发送线圈的电磁场进行了有限元计算，分析了不同引信材料对装定系统发送场的影响．仿真计算表明，发送线圈中的磁场分布基本是均匀的，引信材料对发送线圈所形成的发送场影响很大，应选用磁导率小的材料，这为感应装定系统参数的设计提供了理论依据．     

Dynamic Experimental Research on Setting Signal Transmission of Induction Setting System in Muzzle

Muzzle induction setting is a high speed dynamic process. Based on analyzing the process of the projectile flying through an induction setting field, an experimental method is studied to test the effect of high speed plasma gas and high speed projectile on the induction setting system. Three tests are designed. The real-time coupling curves of induction setting signal are tested by coupling a test coil. The experimental results indicate that the electromagnetic field formed by high speed plasma gas can influence the signal transmission of induction setting system, and the influence can be reduced by opening some vents on muzzle; the high speed.projectile changed the distributing characteristics of electromagnetic field in the induction setting field to reduce the amplitude of induction coupling signal.     

磁阻型线圈发射器弹丸速度与截面积关系

基于电磁感应原理,弹丸受到的电磁力与磁场强度平方和弹丸截面积成正比,而弹丸所获加速度与弹丸截面积无关,只与弹丸材料密度和长度有关.以此建立由线圈,弹丸和套筒所组成的磁阻型线圈发射器实验系统,并利用Maxwell有限元软件分析发射器弹丸受力,得出相关仿真曲线.结果和实验数据表明该理论分析可行.     

旋转磁偶极子产生的感应电场研究

为研究船舶磁性螺旋桨旋转产生的感应电场,将其等效为磁偶极子,采用法拉第电磁感应定律,利用环路积分推导出了匀速旋转磁偶极子感应电场的数学模型,仿真分析了旋转磁体感应电场的特性,通过实验证明了计算方法的正确性。实验结果表明：旋转磁体感应电场强度与磁体旋转速度、磁矩的大小呈正比;该电场的频率等于磁体旋转频率,三轴分量相位差分别为π/2 rad和π rad, 均与理论分析一致;船舶磁性螺旋桨旋转产生的感应电场是船舶轴频电场的组成部分。完善了轴频电场的产生机理,为船舶轴频电场的检测和控制提供了理论参考。     

提高近距动态电磁感应装置接收灵敏度技术研究

电磁感应装置的灵敏度不仅取决于发射磁场的强度和均匀度，同时也取决于近距动态接收装置的结构和材料。本文基于电磁场理论，以某高射炮引信装定系统为平台，提出了一种高灵敏度电磁感应接收装置的结构形式，并对此进行了理论分析、数值仿真和实验验证，仿真结果与实测数据的良好吻合表明本文研究途径的正确性。且其设计和实验方法可借鉴应用于其他电磁感应装置。     

单级感应线圈发射器实验研究

为了研究感应线圈发射器发射过程中的机电特性,搭建了单级感应线圈发射实验装置。采用自积分式Rogowski线圈法进行回路放电电流测量,并结合工程的实际条件对线圈机电模型进行仿真。通过发射实验,测得了系统发射过程中的放电电流和弹丸的初速度。实验结果表明：在电枢初始位置不变的情况下,弹丸初速度与电容器组的充电电压几乎成线性关系;在电压相同的情况下,随着电枢初始位置不断远离驱动线圈中心,弹丸初速度先增加后减小,存在一个最佳的电枢初始位置使得弹丸能获得最大的初速度,这一结论同前期仿真结果相吻合。     

驱动线圈连接方式对多极矩电磁发射效率的影响研究

多极矩电磁发射是一种新型电磁发射技术,其可调参数多、驱动线圈连接方式灵活的特点对发射效率有较大的影响。从等效电路出发,分析了电枢受力公式及波形匹配问题,并通过电磁场有限元分析研究了不同电压值（电容值）和多级电磁发射情况下六极矩驱动线圈间的连接方式对发射效率的影响。研究结果表明：为了达到较大的发射效率,不同电压值（电容值）需匹配不同的驱动线圈连接方式;在多级六极矩电磁发射情况下,电枢速度改变的同时要改变驱动线圈的连接方式,可以在电容值改变较小的情况下实现较好的波形匹配,从而提高发射效率。     

基于磁通门的爆炸场瞬态磁场测量方法研究

针对爆炸场中的电磁场测量需求,研究一种基于磁通门的瞬态磁场测量方法。将磁通门传感器与采集存储电路集成为微型的测试节点,通过多节点的测试网络以实现对电磁场分布的测量。测试节点以FPGA为控制核心,具有工作参数可编程功能。利用亥姆霍兹线圈标定了测试节点的静态特性,并在爆炸场进行了电磁场测量试验,结果表明该测量方法可适用于爆炸场中的电磁场测量。     

线圈靶测速精度研究

本文将磁化弹丸当作点偶极子处理,建立了线圈靶电路模型。理论计算和实验结果表明,实际线圈靶电路参数情况下,测时仪输入端激励电势信号相对圈靶感应电热信号存在较大的相位滞后,它是影响经圈靶测速精度的一个重要因素。