旋转磁矢量场发生器研究

为了在实验室环境下对飞行器滚转角测量装置进行调试,研究了一种旋转磁矢量场模拟试验装置;采用ANSYS软件对磁屏蔽筒的屏蔽效应及亥姆霍兹线圈的磁场分布进行了数值模拟,并采用TMS320F2809-100型DSP芯片和TIDSPBIOS实时操作系统实现矢量信号的发生;结果表明:磁屏蔽筒能有效屏蔽外界磁场,产生近似的零磁空间;亥姆霍兹线圈中心区域磁感强度为变化缓慢的均匀区,可作为被测装置的工作区;测量数据与模拟器输出信号的理论值的差值小于6%,DSP的CPU运算能力裕度大于50%;用磁屏蔽筒、亥姆霍兹线圈、矢量信号发生器可以构成用于飞行器滚转角测量的模拟实验装置。     

钢筋笼长度磁法检测仪磁参量校准装置的建立与研究

为了解决钢筋笼长度磁法检测仪的量值溯源，该文自主研发了钢筋笼长度磁法检测仪磁参量校准装置，选取钢筋笼长度磁法检测仪进行了实验测量，得到了被检仪器测量范围内的线性度、示值误差等参数，并提出了提高钢筋笼长度磁法检测仪测量精度的方法。数据表明，钢筋笼长度磁法检测仪磁参量校准装置完全可以满足钢筋笼长度磁法检测仪校准的需要。     

Cs光泵磁强计补偿地磁变化的方法

在弱磁测量技术当中,往往需要在一定的工作空间区域内获得稳定的磁场。光泵磁强计具有高灵敏度、高分辨力的优点。主要介绍使用光泵磁强计补偿地磁感应温度的原理、设备组成及实验。根据锁相环原理,利用Cs光泵磁强计和线圈系统把地磁感应强度的波动补偿到小于0.1nT,可以获得稳定度很高的恒定磁场空间。恒定磁场空间可以用来校准磁通门磁强计和其它磁传感器。     

舰艇磁场磁偶极子阵列数学模型研究

为提高舰艇磁性防护能力,准确反映其磁场特性,舰艇测磁需要使用先进的测磁技术,这就可以用磁偶极子阵列模拟舰艇磁场源;文中根据舰艇测量面上的磁场数据建立了舰艇磁场换算的数学模型,给出一种运用实例评述测磁技术在舰艇磁性防护中的应用;实例结合点阵式大平面测磁法和磁荷模拟算法建立了测磁后舰艇磁场换算的数学模型,简单论述了该模型的数学原理、磁场函数计算方法及具体应用中有关参数的确定方法等,并对计算精度作了分析,仿真结果表明模型精度较高;测磁技术的应用在磁性防护中具有重要的实用价值。     

音速喷嘴气体流量标准装置在线校准

为研究气体流量装置的量值溯源、解决目前校准方法存在的缺点,提出一种通过直接测量已知标准气体体积的在线校准新方法。以高准确度的活塞标准装置作为误差为0的标准表,采用音速喷嘴标准装置测试其误差,实现在线校准。通过构建虚拟表,以两套标准装置同步采样计量,测得流经该虚拟表的实际气体体积并进行比较,以达到校准目的。重点介绍了移动活塞装置在线校准的测量原理、数学运算模型、具体操作流程及测量不确定度的评定。该方法全面、综合考虑影响装置准确度的各项因素;在线校准不用拆卸;操作方便快捷;直接完成对累积流量的校准,测试结果准确。通过U_r=0.05%、k=2活塞式气体流量标准装置,校准U_r=0.5%、k=2的音速喷嘴装置,在4 m~3/h流量点下的误差为0.14%,扩展不确定度达到0.16%。试验结果证明了该在线校准方法准确性与可行性,为其他流量标准装置的累积流量的溯源提供参考。     

非金属声波检测仪计量校准系统设计与实现

非金属声波检测仪是一种广泛应用于水运工程结构检测中的计量器具。其利用超声波在被测非金属介质中传播速度、频率等声学参数的变化,分析处理参数后获取被测介质的物理特性。它主要用于检测混凝土等均匀材质构件是否存在内部缺陷,如断裂和缝隙等。声波仪的应用对工程质量和安全有着极其重要的保障作用。用于校准计量性能是否符合规程要求的非金属声波检测仪校准装置具有大量程、高精度和易操作等特点,这将有效地解决非金属声波检测仪的量值溯源问题。该文着力阐述了声波透射法进行检测的基本原理、计量校准装置的系统设计以及实验验证等。     

基于遗忘因子递推最小二乘的无人机在线磁补偿技术研究

针对无人机飞行过程中,由于载体非平稳磁场干扰造成磁测航向角不准确的问题,提出一种结合遗忘滤波的递推最小二乘在线磁补偿方法.在分析了软、硬磁干扰机理和建立磁干扰模型的基础上,对常规递推最小二乘法加入遗忘因子修正,从而抑制磁场变化对磁补偿参数估计效果的影响.仿真和试验结果表明,在磁干扰较强且干扰磁场存在突变的情况下,此算法可以将磁航向角RMSE减小至3.8220°.该方法计算量较小,能够有效适应机载条件下的变化磁场补偿,并达到较高的航向角精度要求.     

无缆微型游动机器人驱动磁场系统的研究

提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案,以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测．首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法,然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案,最后用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证．实验结果表明该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微型机器人的磁控驱动的设计要求．     

EMT系统边界磁场检测线圈的动态补偿及图像重建

提出了一种应用于电磁层析成像(EMT)系统的磁检测线圈的动态补偿方法,实现了被测空间边界磁场检测的系统误差补偿。经过EMT系统的图像重建实验证明,这种补偿方法能够提高图像重建的精确性。     

磁传感器特性测试中标准磁场发生装置的设计

磁传感器作为传感器的重要组成部分,在航空航天、生物医学、材料科学等领域得到了广泛应用,但目前却缺乏对其特性进行全面测试的手段,特别是传感器的频率特性。针对这个难题,在分析了Helm-holtz空心圆柱线圈、电磁铁、永磁铁、通流导线等磁场发生装置的特性与优缺点后,设计出一种实用性较强的磁场发生装置,能够产生较宽频率、较宽幅度的标准磁场,通过对磁场发生装置多项参数的仿真计算,验证了设计的可行性,最后给出了磁场发生装置的系统实现框图。     

磁通门磁力计测地磁研究

磁通门磁力计是一种弱磁测量仪器,可以用来测量地磁场。介绍了磁通门磁力计系统的结构和工作原理,并用一维开环系统实现了单方向地磁场分量变化的相对测量;在此基础上,增加三维球状反馈线圈实现了地磁场3个正交方向分量的测量。一维开环系统测量结果显示:在测量方向地磁场的周期以半日周期最为明显;三维系统测地磁场数据统计表明:当日地磁场变化不超过3μT。     

干涉型光纤微弱磁场传感系统换能器的设计

通过理论分析与实验比较,为干涉型光纤微弱磁场传感系统的换能器提出了一体化的设计方法。分析了干涉型光纤微弱磁场传感系统的基本工作原理和影响换能器性能的主要因素,对传统高灵敏度的换能器结构进行了改进,并进行一体化设计。实验结果表明:该一体化的换能器,相对传统换能器而言,具有更高的灵敏度和更好的方向性,并具有隔音和防振效果。采用该换能器的传感系统工作稳定,对被测磁场具有非常好的线性响应。     

三轴磁传感器分量误差两步校正方法

在三轴磁传感器测量误差校正方面,传统的椭球拟合算法只能实现磁场总量的校正,没有给出明确的测量误差模型参数求解方法,无法保证磁场分量校正效果。针对此种情况,提出三轴磁传感器分量误差的两步校正方法。第一步,建立三轴磁传感器测量误差模型,利用椭球拟合算法求解中间参数;第二步,对中间参数进行解耦,得到实际三轴磁传感器测量误差模型参数,从而实现三轴磁传感器的磁场总量和分量校正。仿真结果表明该方法能够精确求解出三轴磁传感器测量误差模型参数,从而有效实现三轴磁传感器分量误差校正。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于线性化参数模型的三轴磁场传感器校准方法

针对三轴磁场传感器零偏误差、刻度因子不一致性误差和非正交误差等,建立了磁场传感器的三个敏感轴与参考正交坐标系的转换矩阵;基于标量校准思想,推导了传感器三轴测量值与磁场标量值之间的线性化参数模型;根据最小二乘原理,进行传感器模型参数辨识。选取两款三轴磁通门磁力仪进行了误差校准实验研究,校准后,传感器的测量误差可以降低一个数量级。在实验过程中,不需要高精度的实验设备,在稳定地磁场环境下即可进行。实验研究表明,此方法是一种方便易行、精度较高的传感器校准方法。     

基于模值估计的三轴磁力计标定方法研究

现有的三轴磁力计标定方法大都是对采样数据进行归一化,然后利用样本数据求解参数.为了提高标定算法的通用性和有效性.提出了一种改进的标定方法,首先将磁力计所处位置磁场向量的模作为误差模型参数,然后对其进行估计算法设计,接着提出一种两步标定方法进行参数初值的选取,然后应用Levenberg-Marquardt方法进行磁力计标定算法设计.仿真和实验结果表明,本文所提算法对类似的三轴传感器具有通用性,不依赖于传感器的观测向量,同时能够对所观测向量的模值进行精确的估计,可以标定三轴磁力计的安装误差、静态灵敏度误差和零位误差,标定过程简便,适用性广.     

人工心脏磁悬浮系统涡电流位移传感器的设计

设计一种用于人工心脏的非接触式涡电流位移传感器。针对人工心脏磁悬浮系统特有的钛合金隔层结构,采用有限元分析涡电流位移传感器磁场,得到其结构参数;同时研制能实时监控传感器线圈绕制的装置,以提高线圈阻抗的一致性。经对传感器性能测试,结果显示所设计的涡电流位移传感器标准偏差为3.8%,灵敏度高于10%,能满足人工心脏磁悬浮系统的要求。     

基于GPS同步的新型低温超导磁力仪

针对地球物理勘探中高精度磁场测量以及远距离数据同步的需求,本文基于低温超导量子干涉仪和图形化系统开发平台构建了一种可通过GPS同步的新型磁力仪,并可采用简便的直读方式进行磁场测量.首先介绍了新型低温超导磁力仪的工作原理,并重点阐述了由其程控直读电路以及软硬件设计方案;然后在分析影响超导磁力仪数据同步因素的基础上,给出了GPS同步实现及其同步精度标定的方法;最后在良好的磁屏蔽环境中对超导磁力仪的性能以及电磁兼容进行了评估,并对影响其同步的相关因素进行了测试和标定,试验表明传感器的本底噪声约为6 fT/ Hz@1 kHz,数据同步精度可达1 ms,满足实用要求.     

基于椭圆假设的磁强计罗差校正实验研究

基于MS-3型磁强计和GPS接收机,实现了真航向角的测量。设计出了基于中值滤波预处理和最佳椭圆假设的磁强计罗差补偿算法,辅助以GPS提供的位置信息得到磁偏角。在此基础上,设计了一组模拟不同类型干扰磁场的磁强计数据采集实验。实验结果表明：补偿后的磁强计航向误差可以减低到0．6°以内。     

Calibration of a magnetometer array using motion capture equipment

This paper studies the problem of calibrating an array of single‐axis magnetometers in an unknown static inhomogeneous magnetic field using motion capture equipment. A proof of identifiability is given, practical identifiability of calibration parameters is established in simulation, and real world experiments are conducted to demonstrate the feasibility of this approach. Unlike many state of the art techniques, the proposed solution does not require a homogeneous field, as in fact, we demonstrate that an inhomogeneous field enlarges the set of identifiable parameters. Under the above‐mentioned assumptions, this approach may be used to extend self‐calibration techniques of visual‐inertial setups to magnetic sensor arrays in indoor environments.