低温超导全张量磁梯度测量系统研制与应用

首先介绍了低温超导全张量磁梯度测量系统的组成、仪器布局和硬件连接;然后分析了系统研制过程中各模块测试结果,包括测控系统噪声测试和SQUID灵敏度测试,指出组成系统的SQUID传感器的一致性至关重要;其次,详细阐述了系统地面静、动态实验,测试了系统动态范围、测量精度和稳定性,系统静态实验磁梯度测量精度均优于±30 pT/m;最后,在江苏丹阳进行了野外飞行试验,根据DZ/T 0142—2010航空磁测技术规范,测量结果表明各张量分量重复线内符合精度优于±25 pT/m,每条测线动态测量灵敏度均值均优于±30 pT/m。此套系统以达到工程样机水平,大大提高了低温超导全张量测量系统的实用化程度,为我国在低温超导航磁测量领域接下来的研究工作打下了坚实的基础。     

高梯度磁选机磁系结构设计校核及优化

高梯度磁选机的磁系部分是产生和提供磁源的中心,为整机的核心部分。对经过理论计算设计出的磁系结构进行了校核,结果表明在其它条件不变的前提下．工作气隙中的磁场强度随着上磁极截面的增加而增强,反之则是降低的,从而证实了理论设计思路的可行性。在此基础之上,提出了对磁系进行优化的措施。     

海洋磁测仪结构设计

正~~     

接触式轴承内径检测机检测探头的结构设计

在轴承内径全自动磨加工生产线因更换产品型号而缺少内径检测机接触式检测探头的情况下,通过对该检测探头原理和结构的分析,在不能拆解原检测探头的情况下,依据本单位现有工艺能力,研制出了一种具有同样功能的接触式内径检测探头。经调整和测试,已经应用于生产,节约了购置资金,解决了生产需求。     

磁各向异性三足探头应力测试技术研究

对机械设备或金属构件应力的检测是评估其寿命和防止事故发生的重要手段,一直以来在学术研究和工程应用中备受关注。针对铁磁构件应力难以有效检测的问题,提出了一种基于磁各向异性方法的三足磁极应力检测方法。采用有限元软件对三足探头不同角度检测时感应输出电压进行仿真分析,并在自行研制三足探头磁力传感器基础上,对16MnR钢平板试件进行应力检测试验研究。试验结果表明,磁各向异性三足探头可以有效检测16MnR钢平板试件的应力集中位置,且应力与磁信号存在较好的相关性,可为铁磁构件应力检测提供一条新途径。     

管道漏磁检测探头的设计思路

对管道的漏磁检测原理进行了简单的阐述,提出了针对管体部分的磁化和检测方法,讲述了检测装置的整体机械结构及密封工艺设计,并对各部件的材料做了简要介绍.对传感器的选择和布置,材料选择等几个方面进行了思路设计简述.管道安全问题越来越受到人们的重视,随着管道运行时间的延长,因管道老化引起的安全问题日益突出,在管道投入运行的早期和后期是管道安全问题的高发期,管道因腐蚀破坏造成穿孔泄露事故时有发生,如果能够采用管道漏磁检测,就能够准确掌握管道内部状况,对一些严重缺陷或潜在事故隐患进行及时维修,避免管道事故的发生,同时也可以延长管道寿命.     

基于U形磁轭探头的交流漏磁检测法机理研究

交流漏磁检测法常采用U形磁轭探头,但由于正弦波励磁信号引起了涡流,缺陷区域的漏磁场和扰动涡流场共同作用使其检测机理易导致混淆。建立了直流漏磁检测有限元模型,提出了评判检测原理的信号准则。在此基础上,对U形磁轭探头进行了仿真和试验。结果表明,当探头的一次磁场方向、探头移动方向与裂纹走向平行时,裂纹中心处的磁感应强度的水平分量比无缺陷处小,该分量与信号频率和励磁强度无关。依据评判准则,U形磁轭探头检测纵向裂纹时其机理并非源于交流漏磁效应。     

基于OVERHAUSER效应磁探头的矢量磁场测量仪

为了获取多分量的地磁场信息,设计了基于OVERHAUSER效应磁探头的矢量磁场测量仪。首先详细阐述矢量磁场测量的工作原理,分析磁偏角、磁倾角与总强度的几何关系,确定一组正交偏置线圈的磁轴方向和一个测量周期所得测量数据的数学关系;然后分析正交偏置球形线圈的均匀区和偏置磁场的幅度对研制测量仪的噪声影响。为验证理论分析,在地磁台站对研制测量仪的性能进行测试和对比观测。结果表明,球形线圈的非均匀度优于5‰,偏置磁场幅度约为总强度磁场幅度的20%左右可以获得较好的噪声性能,总强度F、磁偏角D和磁倾角I的噪声(峰峰值)分别为0.19 n T、0.002 9°、0.003 3°。     

基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明:磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。     

磁屏蔽舱内极弱磁测量装置结构设计与应用

为准确测量磁屏蔽舱内剩余磁场强度,搜索目标均匀区,开发了极弱磁位移测量装置,详细介绍了极弱磁位移测量装置主要设计参数、结构构成特点及测试方法,并通过有限元分析法对极弱磁位移测量装置进行了仿真计算和分析,得到了合理的极弱磁位移测量装置结构。结果表明,优化设计后的承载结构的变形量、应力满足高精度磁场测量传感器的测量要求,并通过该极弱磁测量装置针对项目设定指标25 nT对磁屏蔽舱进行了初始剩磁测量、消磁后剩磁测量、主动磁补偿线圈剩磁测试、磁噪声测试试验研究。     

三轴无磁转台磁特性分析与结构设计

研究三轴无磁转台结构尺寸设计问题。提出基于三轴无磁转台的磁性指标对其进行结构尺寸设计的方法。考虑材料、强度、尺寸与磁性之间的关联,合理设计一种三轴无磁转台的框架结构,这一结构可在满足磁性指标的前提下为转台的强度、刚度、控制留出设计空间,并基于这一结构建立模型,从转台闭合框在地磁场中转动产生的感应电流出发,推导感应电流对周围空间造成的磁场畸变的定量表达式。同时对此公式蕴含的各尺寸元素的变化趋势和可行域作出分析。以磁场畸变不高于7 nT的三轴无磁转台设计为例,根据畸变磁场的表达式给出一种针对转台磁性指标的结构设计流程,这种设计流程对影响磁场畸变的各因素进行了合理安排。最终设计结果验证该设计方法的合理性。     

助基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明：磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。     

空间磁信标定位系统的信源结构设计

磁信标导航定位系统的信源主要有永磁体磁信标和通电螺线管磁信标两种,基于毕奥-萨伐尔定理提出了锥形组合结构和平面交叉组合结构的永磁体磁信标设计方案,通过与现有的单永磁体信标及正交永磁体信标进行对比,得出锥形组合结构磁信标在与平面夹角为70°时产生的磁场信号性能最佳,在二维平面内能够明显提高信号的指向性;设计磁体夹角为60°的平面交叉组合信标,改善了现有信标存在信号盲区的问题并且提高了信号的传输距离。针对平面交叉组合旋转磁信标分析一元组合信标与二元阵列组合信标产生的磁场性能,仿真结果表明,在不同属性的传播介质中阵列布设信标产生的磁场信号鲁棒性更好。利用NdFeB永磁体材料搭建信号检测分析系统,在基线为5 m,信标旋转角度差值为0时,两种信标布设方法产生的最大误差分别为3.55 nT和5.80 nT,证明了所设计的磁信标结构的实用性,为磁导航定位系统的信号传输距离有限、信号提取困难等问题提供了有效地解决方案。     

梯度涂层结构设计制备及应用研究现状

梯度涂层以其优异的物理及力学性能表现出巨大的工程应用前景,在航空、航天及原子能等领域有着广泛的应用。对梯度涂层结构设计、制备方法、工艺及梯度涂层组元材料匹配的国内外研究现状进行综述,分析梯度涂层在机械零件表面应用过程中存在的问题。为将梯度涂层应用到机械零件表面改性处理上,提出需要建立和完善适合机械零件表面的梯度涂层结构设计模型,并开展梯度涂层组元材料匹配性能的研究。     

一种磁测探头定位及位置获取机构

主要介绍了一种加速组元管道内磁测探头定位及位置获取机构,解决了磁测探头在不可视细长管道内无法定位及跟踪位移的问题,实现了磁测探头在加速组元管道内径向精确定位且保持高直线度直线移动的功能。     

基于三维漏磁测量的腐蚀检测探头设计

在传统一维漏磁检测的基础上,为了获取更多特征信息以提高漏磁检测对缺陷的识别能力,提出了三维漏磁检测新方法.较传统一维检测,三维漏磁检测对信号采集系统有着更高的要求,本文适时提出了一种适应三维漏磁检测的磁场测量探头的设计方案,并已经在实验现场得到应用.     

核磁共振测井仪探头内部磁屏蔽问题的解决方法

主要从磁屏蔽原理、磁屏蔽材料的选择以及屏蔽层厚度确定等方面进行阐述.静磁场屏蔽方式可以有许多方法,其原理都是采用高磁导率材料作为屏蔽体材料,在需要屏蔽的空间内形成一个相对密闭的空间,使得磁通沿着屏蔽体侧壁流过,从而减低屏蔽空间内的磁场强度,以达到屏蔽效果.究其磁屏蔽材料本身的特性,磁屏蔽材料存在高磁导率、低磁饱和强度和低磁导率、高饱和磁感应强度等特点,因此在不同屏蔽环境下,屏蔽材料的选择亦是不同.另外屏蔽层的厚度也是影响屏蔽效果的关键因素之一,在达到屏蔽效果的前提下,尽量减小屏蔽层的厚度,来降低成本.     

Prewitt 霍尔磁梯度张量系统结构设计

为实现高速磁浮轨道长定子行波主漏磁场小空间、mT量级磁梯度张量的准确测量,将图像边缘检测领域的Prewitt梯度算子进行实例化,设计了一种由8只霍尔磁敏传感器构成的小体积、低成本的磁梯度张量测量结构。通过空间冗余的手段,克服了霍尔磁敏传感器零点偏移大,灵敏度一致性差的特点,也为传统磁梯度张量测量系统传感器的空间布局提供了一种新的思路。实验结果表明,相对传统十字形、正方形结构,Prewitt结构可将多传感器上述两种参数不一致导致的测量误差分别减小至原来的-10.4%和58.1%,有效降低了测量系统对传感器参数一致性的要求,避免了复杂高成本的三轴传感器标定与误差校正环节。     

基于磁场梯度测量的磁记忆试验

金属磁记忆检测是无损检测领域的新技术。为探索以磁场梯度为判据的磁记忆检测方法,采用自制的专用磁场梯度检测仪,在地磁场环境对棒状低碳钢进行拉伸试验。结果显示磁场梯度与应力的关系随测量方法不同有很大差异。当将试件原位放置在拉伸机上测量时,磁场梯度与应力之间没有确定的关系;当将试件从拉伸机上取下测量时,磁场梯度与近期曾经受到的最大应力成线性关系。通过测量铁磁性构件表面的磁场梯度,为非破坏性测量应力提供新途径。另外,磁记忆信号会随试件取下后搁置时间而逐渐减弱的事实,表明用金属磁记忆技术检测应力集中具有时效性。     

功能梯度材料吸能盒结构设计及优化

传统的吸能盒结构,碰撞过程无法实现稳定有序折叠溃缩,同时存在单位质量吸能效果差的缺点,限制了汽车安全性能的提高。引入一种功能梯度材料(Functionally Graded Material, FGM)结构吸能盒,即在传统316L不锈钢基体上添加铝合金成分形成梯度材料结构,同时仿照竹节虫胫骨截面结构对其横截面形状进行优化,并基于优化拉丁超立方体试验设计和响应面模型对竹节虫胫骨横截面的具体结构进行多目标优化。仿真结果表明,优化后的仿生功能梯度材料吸能盒能够实现稳定的从头部至尾部的折叠溃缩。和传统吸能盒相比,仿生结构功能梯度吸能盒单位质量吸能效果提升,能够有效削弱碰撞对车身的损伤。