三轴磁强计转向差的自适应校正

三轴磁通门磁强计被广泛地应用于地磁和空间磁场的研究。利用三轴磁强计的输出向量来估计被测磁场的模量,会有转向差存在。转向差是由磁强计三个磁轴的非正交性、各通道定标比例系数的不一致性以及各通道的零点偏置引起的。要精确计算被测磁场的模,校正转向差,就必须估计出磁强计的上述参数。本文提出的校正方法对磁强计的参数进行估计,不需造价昂贵的专用设备。仿真试验及实测数据证明这些方法是行之有效的。     

单光束 SERF 磁强计三轴磁场解耦磁补偿校准方法

针对单光束SERF原子磁强计磁补偿过程中的三轴磁场耦合问题,提出了一种对磁强计三轴顺序补偿值进行反向校准的方法,用于减小三轴补偿过程中产生的耦合磁场。首先,构建了三轴磁场耦合数学模型,即一个3×3的耦合系数矩阵,来描述三轴之间的磁场耦合关系,并对实验室磁强计样机进行了三轴耦合系数测试。然后,提出了一种应用三轴耦合系数对三轴顺序补偿值进行反向校准的方法;最后,对比了校准前后的磁补偿效果。实验表明,经三轴顺序补偿反向校准后,磁强计的响应线宽平均变窄2～10 Hz,灵敏度提高3～5 fTHz^1/2,验证了该方法的有效性,为进一步优化磁补偿技术奠定了基础。     

基于球形反馈线圈的三轴磁通门磁强计

在高精度三轴磁通门磁强计的设计中,均匀的反馈磁场有助于提高仪器输出的温度稳定性和线性度,同时也可在一定程度上减小由于磁强计各个分量互扰产生的零点偏移。通过简单的物理模型计算,提出了球形反馈线圈的设计方案,并给出了ansys电磁场仿真结果及反馈线圈内部磁场均匀性测试实验结果。经过测试,在此基础上制作的实验样机的线性度达到0.0038%FS,灵敏度温度系数达到0.0000755%FS/℃,且噪声性能也达到9.0807pT/(Hz)～(1/2)。     

基于椭球拟合的三轴磁强计两步校准法

在传统的基于椭球拟合校准法的基础上,提出了两步校准法.第一步引入中间变量,采用最小二乘法通过求解准线性方程来获得最优解,完成对总磁场和零位偏差的校准.第二步通过求解非线性方程组,完成灵敏度误差和三轴不正交性误差的校准.数值模拟和实际校准实验均表明,该方法能有效校准三轴磁强计由于制造工艺带来的误差,且引入中间变量可以有效...     

基于FLANN的三轴磁强计误差校正研究

提出一种基于函数链接型神经网络(FLANN)的三轴磁强计误差修正方法.由于三轴非正交、灵敏度不一致及零点漂移所引起的误差降低了三轴磁强计的测量精度,因此有必要进行校正.本文先对与三轴磁强计系统参数有关的测量进行详细分析和理论计算;然后,设计矩阵形式的数学模型对该误差进行修正.通过构造相应的FLANN网络结构,实现对模型参数矩阵的辨识.用实际地磁场测量数据进行测试,结果表明,三轴磁强计的转向误差由800 nT修正到12 nT以下.因此,该研究为提高三轴磁强计性能提供了一种可行方法.     

基于无迹卡尔曼滤波和设备的三轴磁强计校正

采用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)磁强计模型参数估计方法,提出对三轴磁强计的总量及分量误差进行校正。采用高精度质子磁力仪提供磁场基准值,借助无磁转台实现磁强计全方位转动,对一款DM-050三轴磁强计进行了参数估计,并将参数估计值运用到总量和分量校正。仿真结果表明,参数估计值与磁强计实际参数值一致。校正后,磁强计总量误差从427.9 nT减少到2.06 nT;X、Y、Z轴分量误差分别减少到1.84 nT、1.96 nT、1.72 nT。而且证明了UKF对磁强计模型参数估计的重复性良好,并研究了噪声幅度大小对UKF的性能影响程度。实验结果表明,磁强计误差从114.94 nT减少到14.47 nT,表明该方法能有效提高磁强计测量精度。     

基于高斯牛顿迭代算法的三轴磁强计校正

三轴磁强计存在各轴刻度因子、零偏和轴间非正交性误差,需要研究其校正方法。基于标量校正法思想,对磁强计校正模型进行了推导,提出基于高斯牛顿迭代法的磁强计校正方法。采用高精度质子磁力仪提供磁场基准值。借助无磁转台转动磁强计,转动过程中磁强计连续采样,测量数据更具代表性和实用性。仿真结果表明,磁强计误差从162.135 nT降低到1.467 nT。实验结果表明,校正后,磁强计绕3个轴转动的测量值误差分别从1133.887 nT、1317.554 nT、1303.994 nT降低到36.964 nT、20.922 nT、15.664 nT。表明该方法能有效降低磁强计测量误差,磁强计精度明显得到提高。     

航姿参考系统三轴磁强计校正的点积不变法

为改善航姿参考系统中三轴磁强计校正精度,提出了一种基于泊松模型以及矢量点积不变性的校正方法。该方法利用地磁场矢量与一辅助矢量的点积为常数,无需本地地磁场精确数据,能完全确定泊松模型中的12个补偿系数,并能同时实现三轴磁强计的坐标系对准。针对辅助矢量的不同选择对该方法校正结果的影响,在电子罗盘上进行了实验验证及讨论。实验结果表明,该方法可使电子罗盘航向误差均方值减小到0.1°。     

三轴车辆全轮转向系统设计及转向性能分析

为减少多轴车辆低速转向时的转向半径,以某6×6前四轮转向车辆为研究对象,提出全轮转向系统的改装方案。建立全轮转向三轴车辆的二自由度模型,基于质心零侧偏角比例控制策略,推导转向中心到前轴的距离、转向半径等公式。运用MATLAB软件,对全轮转向车辆的转向性能进行仿真分析。结果表明:采用全轮转向技术能减少车辆低速转向时的转向半径,提高车辆的机动灵活性。     

基于小波变换的三轴漏磁信号去噪研究

简单介绍了管道的无损检测技术,研究了三轴漏磁传感器的特征和原理,提出了采用三轴漏磁传感器进行在役管道无损检测的可行性以及它所具有的优越性,主要对三轴漏磁信号的去噪方法进行了研究.介绍了小波变换的基本原理和阈值函数去噪的方法,并采用MATLAB软件进行了小波变换下各种阈值函数的去噪仿真和三轴漏磁信号的去噪仿真,得到了比较理想的去噪结果,证明采用小波变换进行三轴漏磁信号的去噪是可行的.     

基于LabVIEW的三维静磁场计微弱信号检测系统

针对一种新型基于压电悬臂梁驱动器结构的三维静态磁场计,介绍了基于LabVIEW的测量微弱交流信号的检测系统.该检测系统包括高增益的前置运算放大器电路和信号处理2个部分.在虚拟仪器平台上利用LabVIEW设计了包含相敏检波的信号处理方法.实验结果显示:该检测系统具有很高的磁场检测灵敏度,在31μT的范围内,具有10 nT的分辨率和1%的线性度.该检测系统同样适用于其他微弱传感器信号的检测.     

微弱光电信号检测电路设计

光电信号检测与采集电路的性能优劣,直接关系到粉尘浓度测量系统的准确度和精确度。在分析研究了光电检测基本原理和微弱信号检测影响因素的基础上,针对粉尘浓度测量系统中光信号的特点,通过采用差分式测量结构,提高光电探测器供电电源的稳定度,选用低噪声、响应快的运算放大器等措施,设计了一种噪声低、反应快、简单实用的微弱光信号检测电路,成功应用到了某粉尘浓度测量系统上。     

一种弱信号检测相关信号的产生

为给微弱信号检测中的锁定放大器提供高性能的相关信号源,采用C8051F005单片机直接教字频率合成产生了2路4相相关正弦波信号。为保证所有输出信号满足相关性要求,在单片机程序中必须采用同一个长的正弦波数据表。本文介绍了用MATLAB生成这种任意长度的数据表的方法。     

基于Lyapunov指数的弱周期信号检测

分析了基于M e ln ikov法和相轨迹观察法的弱周期信号检测方法,针对该方法存在的检测精度低等不足,提出了基于Lyapunov指数法的弱周期信号检测方法。首先使用基于模型Lyapunov指数计算方法设置阈值,然后利用具有噪声的数据进行相空间重构并利用改进方法计算Lyapunov指数,并依此判断大尺度周期状态。该方法的特点是阈值设置精度高,可以实现自动识别。仿真结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

利用FDM和随机共振检测风机主轴承微弱旋转信号

轴承作为风力发电机设备中重要部件,其健康状态直接影响风力发电机运行的稳定性和现场的安全可靠性.由于风力发电机特殊的工作环境,导致采集到的振动信号中包含大量的噪声干扰,难以准确提取轴承振动信号包含的信息成分,给评估主轴承健康状态带来困难.因此本文采用将傅立叶分解(Fourier decomposition method,...     

微弱信号选频放大电路的研制

为提高弱信号检测中的信噪比,常采用选频放大电路放大微弱信号,然后利用自相关检测技术只提取所需信号,抑制噪声干扰信号.介绍了无限增益选频放大电路的研制技巧:第一级选频放大电路必须选择低噪声运算放大器,当使用超低噪声的运放时,电阻的热噪声是主要噪声源,串联在输入端的电阻其阻值应比较小.各级选频放大电路都必须选用温度系数小的电阻和电容,其中电容对频率的稳定性影响更大.在PCB布线时采用一点接地方法,避免后级电路通过电源和地线反馈至前级电路引起自激.研究表明,当选频放大电路输入端短路时,末级输出噪声超过30mVpp,就比较容易出现自激振荡.这可以作为确定选频放大电路极限放大倍数的依据.     

超声探测弱信号提取方法

为了在超声检测中排除噪声干扰，从强噪声背景中提取弱回波信号，利用小波变换技术从超声探测信号中提取弱缺陷回波信号，建立了超声缺陷回波的数学模型，并进行了仿真实验，其特有的“变焦距”特性使得小波分析在时域和频域中具有良好的分析能力。结果表明，利用小波变换方法能够很好地抑制噪声，提高信噪比，提取强噪声背景中的弱回波信号，且该方法原理简单，易于实现，在工程上有较高的应用价值。     

强噪声背景下微弱冲击信号的检测

针对机械环境噪声具有随机脉冲性以及传统测量指标对机械故障冲击信号识别不足的问题,提出了利用Levy噪声作为背景噪声,以峭度指标和互关联系数构造的峭度-互关联(kurtosis-intercorrelation,简称KI)联合指标作为冲击信号检测的新衡量标准,对非对称双稳态系统中冲击信号的检测进行了研究。首先,在理论上分析了Levy噪声驱动下非对称双稳态系统中粒子的跃迁密度函数和KI的构造方法;其次,研究了Levy噪声特征指数α为1.5时,系统输出KI值分别跟随系统参数a和非对称因子C的变化趋势;最后,将该方法应用到了工程实际机械故障冲击信号的检测之中。仿真与实验研究结果表明,与峭度指标作为冲击信号检测依据相比,KI可使系统输出的信号特征幅值提高一倍以上;系统输出KI值随C呈现先增大后减小的趋势,非对称因子C为0.54时,系统输出KI值比C为0时提高了7.02%。工程实例数据证明,该方法能够有效提取故障信号的时域和频域特征信息,可应用到实际机械故障的检测中去。