基于弱磁探测技术的高压海底电缆精确定位系统设计

高压海底电缆具有耐腐蚀、抗冲击性能好和电气寿命长等优点,是海上输电系统的重要组成部分,为保证海底输电系统正常运行,设计并开发了基于弱磁探测技术的高压海底电缆精确定位系统。装设海底弱磁探测器作为弱磁探测技术的执行元件,改装高压海底电缆精确定位器。根据高压海底电缆的组成结构、电力学工作原理以及磁场分布特征,构建高压海底电缆及其磁场等效模型。采集高压海底电缆的实时状态数据,利用弱磁探测技术获取高压海底电缆周围的磁信号,通过信号特征匹配与坐标计算,得出高压海底电缆精确定位结果。通过系统测试实验得出结论：与传统定位系统相比,优化设计系统定位静态电缆的平均误差降低约10.82m,定位动态电缆的平均误差降低了11.37m,表明了所设计系统在定位精度方面具有明显优势。     

基于MSP430F4794磁记忆检测多路信号采集

介绍了构件在工作载荷和微弱地磁场的作用下,其内部会发生磁畴组织定向和不可逆的重新取向,在应力集中区和缺陷处形成漏磁场,检测漏磁场可以确定应力集中和构件裂纹特征,基于霍尔元件对铁磁构件表面裂纹探测原理及实施技术路线;并阐述了MSP430F4794单片机的特点,磁记忆检测多路信号采集电路构成,漏磁探测传感器的最大移动速度计算,数据采集软件配置方法。     

长输油气管线缺陷识别软件系统设计与实现

为了充分发挥金属磁记忆技术在管道缺陷检测中的优势,解决磁记忆信号本身不能判断缺陷类型的问题,建立了一种管道缺陷识别分类方法,设计并开发了一套基于C#和MATLAB混合编程的长输油气管线缺陷识别软件系统。该软件利用MATLAB对长输管线金属磁记忆数据进行数据处理、特征量计算及方法建模等工作,利用C#搭建面向用户的操作界面,使用户能够快速准确地对长输油气管道中的腐蚀缺陷、焊缝应力集中区域、弯管应力集中区域进行识别定位并加以区分。     

磁记忆对铁磁部件的早期诊断和维护

金属磁记忆检测技术是对铁磁设备部件隐性损伤进行早期诊断,防止部件突发性疲劳破损的一种无损检测新技术,它可以准确检测出被测对象上以应力集中区为特征的危险部件和部位,是对铁磁部件进行早期诊断唯一行之有效的非破坏测试方法,通过对漏磁场检测,判别磁场的法向分量过零点这个明显特征,从而确定铁磁部件存在缺损或应力集中,这种漏磁检测方法,可以方便快捷地发现应力集中区,实现对设备部件的早期诊断.     

基于正六面体结构测量阵列的磁异常定位技术研究

基于磁梯度张量的磁异常定位技术正逐渐成为磁异常探测领域内的研究热点。在磁偶极子模型条件下,利用磁梯度张量实现了一种使用八个磁传感器组成测量阵列的单点磁异常目标定位方法,针对定位可行性与约束条件进行了原理分析与技术论证。仿真结果表明该方法具有较高的定位精度,并且指出影响该方法定位有效性和精度的关键在于参数k的确定,对增强基于磁梯度张量的磁异常探测技术实用性具有一定指导意义。     

基于CNN-LSTM混合模型的工频磁扰动信号预测

传统的磁探测技术难以满足铁磁性目标探测需求,一种新型高性能、实用性探测技术—工频(50 Hz)探测,正成为目标探测领域发展的新趋势。针对工频磁扰动信号中时序特征的预测问题,该文在工频磁探的基础上,提出一种基于卷积神经网络(CNN)和长短时记忆网络(LSTM)的混合模型。首先,以工频磁扰动信号作为输入送入卷积层;其次,将卷积层提取到的磁场强度、时间等特征信息送入LSTM层中进行拟合和预测;最后,利用金沙河地区外场实验数据作为样本集,对模型进行训练和验证。实验结果表明,CNN-LSTM混合模型与单一的LSTM模型相比,均方根误差(R_RMSE)和平均绝对百分比误差(M_MAPE)分别降低了3.81%和0.94%,能够较好地解决磁扰动信号存在的时序特征问题。     

钢管外壁坑蚀内检测的磁放大特性研究

针对利用管道爬行器进行钢管外壁坑蚀的内检测时受管道磁屏蔽衰减的影响问题，研究了管道外壁坑蚀弱磁检测信号的变化规律和增强方法。首先根据磁聚集放大理论仿真研究了不同外形、不同尺寸、不同相对磁导率的磁聚集结构对磁增强效果的影响规律。结果表明，在无磁屏蔽影响的情况下，相对于圆台外形的磁聚集器，锥形结构的磁聚集器具有更优的磁聚集放大效果，其放大倍数可达6.84倍。之后，针对管道外壁坑蚀，仿真了不同大小坑蚀的磁场分布特征。仿真结果表明，管道内壁的磁通密度随管道外壁坑蚀深度的增加而增加。最后，基于钢管对地磁场强度衰减的研究，仿真了磁聚集结构的磁传感器对管外壁坑蚀处的磁场强度增强效果。仿真结果表明，磁聚集结构极大地增强了磁场强度，磁聚集结构的磁传感器可实现高灵敏度、高动态范围的钢管外壁坑蚀探测。     

基于MSC Easy5液压自动调平方舱振动仿真分析

某型号雷达液压自动调平系统调试过程中,调平油缸活塞杆回缩时,方舱高度下降,常常会产生剧烈振动,导致调平时间延长. 利用MSC.Software公司的MSC Easy5软件对此进行仿真,结果表明活塞杆回缩过程中,活塞杆位移突变从而引起振动. 对液压系统压力,流量和活塞位移等参数综合分析表明为了改善调平系统的性能,在自动调平过程中,可以改变活塞杆回缩的控制,采用向高点靠齐外伸活塞杆的策略.     

基于STM32F407的高压输电线电磁检测系统设计

针对输电线的结构特点,采用涡流检测与漏磁检测相结合的电磁检测方法,设计了一套以高速ARM微控制器STM32F407VG为控制核心器件的高压输电线电磁检测系统;介绍了系统采用直接数字频率合成DDS技术的涡流激励信号产生模块、采用锁相放大技术的涡流信号提取模块、采用差动测量技术的漏磁检测模块、A/D模数转换模块等;上位机程序采用LabVIEW虚拟仪器设计,并通过USB总线与系统进行实时通信;整个系统具有实时性强、易于集成和重构的特点;最后利用设计的电磁检测系统对输电线接头处钢芯拉开缺陷和铝绞线中的断股损伤分别进行了漏磁和涡流检测,结果验证了检测的可靠性和实用性。     

高灵敏度弱磁传感器研究

磁传感器在生物医学、资源探测和航空航天等领域有巨大的应用价值,基于原子自旋的弱磁传感器拥有目前最高的磁场测量灵敏度。但通常的方案采用射频场调制或远离共振的激光检测,前者增加了磁力仪的线宽,而后者对激光频率的锁定带来了困难。为了解决以上问题,提出了一种基于激光强度调制和圆二向色性检测的原子弱磁传感器方案,详细描述了其工作原理和系统构成,并对原子弱磁传感器的性能进行了测试。实验结果表明:原子弱磁传感器的磁共振线宽为22 Hz,在对恒定磁场进行30 min连续测量时,峰峰值抖动小于9 pT,灵敏度达到了0.12 pT/Hz1/2。     

基于CPLD的AGC系统位置检测接口电路设计

压下油缸位置闭环高精度控制是实现冷轧带材板厚板形高精度控制的基础,缸位移信号的检测精度直接影响油缸位置闭环精度。以CPLD为主控制芯片,利用VHDL硬件描述语言,设计了板厚控制(AGC)系统油缸位置检测接口电路,实现了Sony磁尺等增量编码器形式的信号采集与处理。该位置检测接口电路采集和处理信号速度快,抗干扰能力强,若封装成独立模块,可应用于其他工业领域。仿真和试验验证了所设计的AGC系统位置检测接口电路的可行性。     

电梯用曳引媒介检验检测技术研究

以电梯用曳引媒介为主要研究对象,通过分析电梯曳引媒介技术发展现状,总结归纳钢丝绳、复合钢带等曳引媒介在检验检测、损伤识别、性能评价等方面存在的问题。着重讨论钢丝绳检测设备方法的发展和复合钢带检验检测存在的难点。分析认为,钢丝绳无损检测方法可延伸使用至复合钢带的检验检测中。同时,基于钢带电梯的特质,提出一种差分式双磁路的弱磁无损检测方法。今后的课题将进一步研究钢带内部钢丝缺陷弱磁检测理论、钢带内部钢丝缺陷的电磁响应特性和研制差分式双磁路电磁检测传感器,为复合钢带检验检测、安全评估等提供必要的技术支撑。     

钢丝绳截面积损伤磁桥路检测法的研究

本文研究了钢丝绳截面积损伤的磁桥路检测法。构建了基于单层永磁体结构的磁桥路检测模型，并通过有限元分析的方法对磁桥路检测法的原理进行了验证。     

油缸活塞杆的位置测量

测量油缸活塞杆的位置有很多种方法,但都要改变原有油缸的结构,使油缸工艺复杂化,增加了加工难度,不易实施。利用旋转编码器加磁性钢轮来检测油缸活塞杆的位置,可以不改变原有油缸的结构,同样可以检测油缸活塞杆的位置。经过实验,此种方法检测误差小于1mm。采用此种方法可以对一些老产品进行改造,也可以使新产品油缸工艺不必复杂化,因此节省了人力物力。     

新型高灵敏度低功耗的磁场传感器设计与模拟

提出了一种用于微弱磁场检测的新型MOEMS磁场传感器结构,包括MEMS微扭转敏感结构、磁性敏感薄膜和光学检测部分.文中分析了器件的磁敏感原理和光学检出原理,给出了器件的结构参数、模态分析和综合设计考虑,并利用Matlab进行了解析计算,通过ANSYS进行了模拟仿真分析.分析结果表明:通过双光纤准直器和光电探测器监测微扭转镜面的扭转,该器件可以实现60nT的磁场探测,其探测灵敏度可以达到0.6dB/μT.     

基于正交锁相放大的金属磁记忆应力集中检测

研究了铁磁性构件应力集中区剩磁产生的漏磁场分布的物理模型,利用法向磁场的过零点是梯度最大值的特点,以法向磁场梯度为特征值判定应力集中程度。设计了用于驱动探头振动的压电陶瓷悬臂梁的结构参数,以振动频率为信号中心频率设计了二阶窄带滤波器,采用正交锁相放大技术将微弱的法向磁场梯度分量从强噪声背景中分离。使用A3钢圆截面试件验证了磁记忆信号的强度与应力集中系数的关系。     

一种钢丝绳芯输送带早期故障检测方法

针对传统小波变换分析金属磁记忆信号奇异性时易受噪声干扰的问题,将经验模态分解(EMD)和小波变换(Wavelet)相结合,提出了一种EMD-Wavelet早期故障检测模型。将钢丝绳芯输送带的金属磁记忆信号经过经验模态分解得到本征模函数分量,利用小波变换模极大值法提取信号奇异性特征。实验结果表明,该模型抗干扰能力强,能够较好地反映信号局部特征,可有效判断钢丝绳芯输送带异常应力集中区位置,为早期故障诊断提供依据。     

神经网络在自动调平系统中的应用

针对雷达天线车调平系统的调平控制问题,提出了刚性模型与神经网络误差补偿模型相结合的控制结构.通过纯刚性系统模型假设和对平台姿态与各支腿关系的分析,提出了固定高度过调修正的调平策略,并利用逆向建模法建立了纯刚性系统的自动调平数学模型.由于难以对某些重大影响因素建立精确的数学模型,为提高调平精度,利用神经网络对未知函数的辨识能力建立了神经网络误差补偿模型.平台在横向倾角、纵向倾角的初始值分别为1°和-1.5°时,只经二次预测调整,即可使θx收敛在0.005°,θy收敛在-0.005°.仿真结果表明,该控制结构具有较高的控制精度、较快的收敛速度.     

双Y移30°六相异步电机弱磁控制算法研究

根据双 Y 移 30 °六相异步电机的结构,详细分析了其数学模型,并利用仿真工具 Matlab/Simulink 完成电机本体建模;基于旋转坐标系下的双 Y 移 30 °六相异步电机数学模型,采用基于定子电流解耦角的分析方法,得出定子角频率与定子电流解耦角关系,电机进入弱磁区后定子电流励磁分量与转矩分量和定子电流解耦角的关系,从而设计了基于电压调节器的六相异步电机的弱磁控制策略并搭建了相应的仿真模型;仿真结果表明,所提出的六相异步电机弱磁控制策略动态性能良好,实现了六相异步电机在恒转矩和恒功率范围内的全速运行,满足系统设计要求,为六相异步电机弱磁控制的应用提供了参考依据。     

基于瑞利磁滞回线的X80管线钢力磁特性研究

为推动磁性检测技术在油气管道应力检测领域的应用,探究管线钢在弱磁场下的力磁定量特性,搭建了低频弱场的动态瑞利磁滞回线测量系统,开展了X80管线钢在弹性变形阶段的瑞利磁滞特性研究,探讨了弱磁激励下磁特征参数的变化机理。结果表明,在弱磁激励下,瑞利回线表现出强烈的磁滞损耗特性,矫顽力和剩磁的变化规律可用瑞利磁滞理论进行描述;矫顽力和剩磁与弹性阶段的拉应力具有强烈的相关性,其变化规律体现出明显的Villari效应,可用非线性多项式来描述;外加磁场强度越大时,矫顽力和剩磁的梯度值越大,表明外加磁场具有强化矫顽力和剩磁应力敏感性的作用;拉应力和磁场强度对磁特征参数的作用机理均可用瑞利区的磁畴壁运动来解释。