空间磁场的测量

介绍空间磁场测量和人类生活各方面的密切关系;空间磁场的特点和测量依据;空间磁场测量的常用设备及其校准方法。为正确选用仪器和空间磁场测量工作提供帮助。     

交变磁场测量系统中磁传感器的设计

阐述了交变磁场测量(ACFM)系统中磁场传感器的检测原理，并在此基础上，根据被测磁场的变化特点，设计了一种可实现空间“点”磁场测量的传感器。通过对磁场的实际测量结果和理论计算值的比较，说明该传感器能实现对“点”磁场信号的准确测量。     

非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法研究

针对三轴磁场传感器校正需要已知的匀强磁场环境的问题,提出了一种非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法。通过改变永磁体相对三轴磁场传感器的相对位置,建立了关于三轴非正交性角度、各轴灵敏度不一致数值和永磁体磁矩的误差校正模型,通过遗传算法优化得到三轴磁场传感器的三轴非正交角度和各轴灵敏度不一致数值。通过改变传感器磁轴方向,将两次反向磁场值取平均值得到了传感器各轴的零点偏移量。通过实验证明了非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法的正确性,为三轴磁场传感器实际工程校正提供了一种有效的手段。     

磁悬浮硬盘中非记录磁场的研究

介绍了磁悬浮硬盘的概念,测量并分析了普通硬盘的音圈电机和主轴电机产生的非记录磁场以及磁悬浮硬盘中的磁力轴承产生的非记录磁场,分析了非记录磁场对记录磁场的影响,为磁悬浮硬盘的设计和研究提供了依据。     

基于嵌入式Linux的磁场测量系统

文章针对当前磁场测量的发展和需要,提出了基于嵌入式Linux的磁场测量系统的开发方法和实现过程。利用Linux构建的磁场测量系统,具有智能化、操作简易、接口丰富、扩展能力强等特点。文章详细设计了磁场测量系统的硬件电路：分析了测量中可能遇到的问题以及提出了解决办法。     

三分量磁通门传感器轴定向问题研究

利用三分量磁通门传感器进行磁场测量时需知传感器的三个方向轴,而在传感器的安装工程中其三轴方向难于固定,这给磁场测量带来了不便。针对上述问题,从三分量磁通门传感器测量原理出发推导了传感器三轴定向计算公式和有背景干扰磁场时的轴定向误差计算公式;设计了三分量磁通门传感器三轴定向的仿真实验和物理实验,以实验数据为基础分析了背景磁场干扰源对磁通门传感器三轴定向的影响。研究表明:在高精度磁场测量中必须严格控制背景干扰磁场大小来减小传感器轴定向误差,所得结论对磁场测量有一定的实际指导意义。     

高能脉冲磁场测量仪的设计

对磁场的各项参数的测量是电磁场研究中的重要一环,常见磁场测量仪器可完成直流磁场测量,但这些产品无法测量交流磁场,无法准确获知交流磁场各项参数。如今的交流磁场测量通常不单独形成产品,而是与直流测量共同构成交直流高斯计。然而大多数交直流高斯计只能简单测量其平均值,所以研究脉冲磁场的测量与处理具有重要的理论意义和使用价值。本设计中高能脉冲磁场测量仪能够用于对静态、高能脉冲、高频交变磁场的多参数测量,包括数据采集、程控放大、触发模块、数据处理、人机交互、电源等电路模块以及上位机处理软件等。本设计中使用FPGA作为高速数据采集的控制核心、使ARM处理采集所得的数据,键盘和液晶作为人机交换部分的输入与输出。     

剩余感应测量仪ион-5

(2007-233-白俄科学院)产品用途:用于检测磁场源和磁化件的感应系数和感应成分。产品介绍:本仪器可以通过霍尔(Xoлл)元素对磁场感应进行测量,既可以测量垂直的磁,又可测量磁感应系数。检测结果显示在液晶表盘上。     

一种可用于管道爬行器的静磁场型定位系统

介绍了管道爬行器的机关报定位系统-静磁场型定位系统,该定位系统由磁铁、霍尔传感器和信号处理与识别电路组成,它是利用管道外面的强磁场在管道内形成的漏磁场来产生定位信号,这种定位系统定位精度高,安全可靠,操作简便,成本低廉。     

利用正交型锁相放大器实现三维磁场微弱信号检测

变磁场测量(ACFM)是近年兴起的可以定量的无损检测技术,为实现该检测方法,设计了由矩形激励线圈和正方体检测线圈构成的三维ACFM传感器激励和感应空间磁场的变化,提出了利用正交型锁相放大器(LIA)的信号检测方法实现传感器的每个方向毫伏级变化的微弱感应电压信号的精确测量。并在此基础上建立了基于频率扫描技术的缺陷识别模型,结果表明:该检测方法达到了对三维磁场微弱感应信号测量和对任意走向裂纹识别的目的。     

基于钴基非晶丝的数字弱磁场检测仪

介绍了一种数字式新型弱磁场检测仪。其传感器是利用对磁场具有高灵敏度的钴基非晶态合金丝作为敏感材料,并采用单磁芯双绕组结构、多谐振荡桥励磁,它是一种体积小、性能高的新型磁场传感器。设计了传感器信号调理电路及测量仪的硬件电路,并给出了实验结果。结果表明:该仪器能够检测-200~+200 A/m范围内的静态微弱磁场,在室温环境下,测试精度优于0.5%。     

基于带电直导线周围磁场的磁传感器动静态特性标定方法

目前磁传感器多用于对静态或准静态磁场环境的测试,当被测磁场矢量快速变化时,磁传感器的动态特性成为影响其测量精度的关键因素。针对测试现场环境中难于产生标准的高频交变激励磁场源致使磁传感器动态特性无法准确快速标定的难题,提出一种基于带电直导线周围磁场的磁传感器动静态特性现场快速标定方法。首先提出并构建了一种基于带电直导线的标准宽频带磁场发生器,采用毕奥-萨伐尔定律分析了带电直导线周围磁场分布规律;其次通过在长直导线中加载典型交变激励电流,产生典型交变磁场,采用系统辨识方法实现对磁传感器动态特性标定;最后对某矢量磁传感器测量系统进行了时域、频域动态模型标定。实验表明所提出的磁传感器动态模型标定方法具有简便、快速、高效、准确的优点,便于工业现场对各类磁传感器进行动静态特性标定。     

基于SVR的三轴磁通门传感器误差修正研究

提出了一种基于支持向量回归机(SVR)的三轴磁通门传感器误差修正方法。分析和理论计算了三轴磁通门传感器中由于三轴非正交、灵敏度不一致与零点漂移所引起的测量误差;设计了相应矩阵形式的数学模型对该误差进行修正。构造新的目标函数,使修正模型的参数矩阵转换为等价的线性形式,从而建立起中间模型。再由SVR算法辨识出中间模型系数,并通过中间模型系数与参数矩阵之间的关系,实现对误差修正模型的辨识。用实际地磁场测量数据进行测试,结果表明:三轴磁通门传感器在不同姿态下的测量误差由800 nT修正到60 nT以下。该研究为提高三轴磁通门传感器性能提供了一种可行方法。     

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。     

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。     

光纤光栅传感器中磁场测量稳定性研究

为了减小光纤光栅磁场传感器中线性双折射和入射起偏角对系统稳定性的影响,提高测量系统的准确性,提出一种减小线性双折射和起偏角大小对系统输出影响的设计方案。研究了基于法拉第效应的光纤光栅磁场传感器系统,得出系统输出电压与磁场的关系式,并通过降低线性双折射和确定入射起偏角改善了系统的输出特性。仿真表明:该方法可以有效抑制测量过程中线性双折射造成的非线性关系,从而提高磁场测量的稳定性。     

差动变压器内部磁场测试系统的研究

介绍了一种磁场测试系统,通过在差动变压器的绕组骨架上嵌入霍尔传感器,构建以霍尔传感器,信号调理电路,PCI-1711数据采集卡和虚拟仪器开发软件LabVIEW为主体的数据采集系统。该系统通过对霍尔传感器输出信号的实际采集和信号处理,得到差动变压器铁芯的径向磁场分布。针对差动变压器的参数使用Magnet软件建立了仿真模型,并仿真差动电压器磁场分布,从而验证该测量方法是可行的,测量结果是正确的。     

基于粒子群优化算法的线圈系统设计

采用磁变模拟法,模拟舰艇在海洋上航行进行旋转和摇摆,在地磁场的作用下产生的涡流磁场,来实现对舰艇涡流磁场的测量.为了更精确地模拟地球磁场,首先需要创造一个均匀度相对较高的磁场空间.基于此目标,采用粒子群优化算法,以线圈系统的均匀度为目标函数,通过迭代的方式,对线圈系统的位置参数和匝数参数进行优化计算找到最优解.依据最优解,结合实验场地的特点和实际线圈系统的搭建情况,对线圈系统产生的磁场的均匀度进行了模拟仿真,建立了一个在中心区域均匀度高于95％ 的相对均匀的磁场空间.     

大位移测量中均匀梯度磁场的构建

在进行大位移测量时,设计了一种能产生均匀梯度磁场的锥形螺线管,从理论上推导出了锥形螺线管内部轴线方向磁感应强度计算公式,通过实验验证了公式的正确性,实验证明:这种锥形螺线管内部轴线方向产生的均匀梯度磁场可用于大位移的自动测量,且测量范围较宽、测量精度高、结构简单。     

A pair of parallel differential magnetic‐field probes with high measurement accuracy and high electric‐field suppression ratio

Magnetic‐field probes can be used for electromagnetic interference measurement of high‐speed circuits. The main magnetic probe performance includes sensitivity, spatial resolution, electric‐field suppression ratio (EFSR), and measurement accuracy. In this article, a pair of differential magnetic‐field probes is proposed to improve measurement accuracy without reducing sensitivity. The proposed differential probes consist of two asymmetric loop probes, which are designed in the same plane and separated by a row of periodic vias. The proposed differential probes are fabricated under PCB process. High accuracy can be achieved by measuring difference between outputs of the two probes. In addition, EFSR can be improved by size optimization of the differential magnetic‐field probes. Simulation and measurement results show the operating bandwidth is from 100 MHz to 12 GHz, the measurement error is 3.4% and the EFSR is about 40 dB. The proposed probes have higher measurement accuracy and higher EFSR than the conventional single probe, and larger operation bandwidth than the stacked differential probes.