基于时间域电磁系统的近地表小目标识别

时间域电磁系统被广泛地用于管线探测、考古和未爆物排查等近地表小目标探测领域,但异常目标的特性反演是一个难点,造成探测的虚警率和排查成本大大提升。提出一种三维正交磁偶极子等效模型和一种目标参数综合方法,通过反演等效磁偶极子的时间衰减特性并由此综合出目标的大小、材料和形状等参数。基于所研制出的便携式时间域电磁系统来验证方法的有效性,实验表明,基于磁偶极子时间衰减特性综合出的目标特征均可以有效地对目标进行识别,为近地表小目标特性识别的应用奠定了基础。     

弹性体非线性振动系统参数辨识的一种时域法

提出了对弹性体非线性振动系统参数辨识与预测的一种时域模型法。它可视为时间序列分析中的 AR模型法在非线性领域内的一种推广。该方法首先将非线性振动系统中的非线性恢复力和非线性阻尼力用某一函数级数(例如幂级数 )表示 ,然后 ,先用线性模型来逼近原系统 ,应用线性系统辨识方法确定系统阶次 ,再确定系统中非线性恢复力、阻尼力的结构 ,建立非线性模型并辨识各项参数 ,最后进行预测。算例表明 ,用该方法建立的模型能够较好地反映系统的非线性特性 ,并能提高模型预测的准确性。     

一种电磁涡流制动装置设计

为改善列车在高速运行时的稳定性和安全性,保证列车在高速运行的同时具有足够的制动力,设计了一种电磁涡流制动装置,并对其结构及工作原理进行了介绍.该装置主要由励磁线圈单元、升降装置、制动传力装置、调隙装置和支撑板装置五部分组成,具有结构新颖、布置合理、操作简单、整体安全可靠等优点.     

时域电磁法套管探伤技术三维有限元数值模拟

提出了一种非接触式套管探伤装置设计方案.采用有限元仿真技术,对装置中纵向磁探头与横向磁探头的时域电磁响应进行了数值模拟.结果表明,纵向磁探头产生与套管同轴的环状涡流,而横向磁探头产生的涡流方向与前者互相垂直.磁探头上的接收信号主要来自金属套管.分析了套管上存在孔洞、纵向裂缝和横向裂缝时,两种磁探头的响应特性.不同孔洞损伤的电磁响应计算结果显示,两种磁探头对孔洞直径的变化均具有较高分辨率.通过对不同参数纵向裂缝与横向裂缝电磁响应特征的讨论,认为横向磁探头对套管上纵向裂缝长度的变化无判断能力,而纵向磁探头对横向裂缝长度变化的识别效果较弱.不同套管损伤的实验结果证实了数值模拟的正确性.     

一种紧凑型电磁涡流制动装置设计

为改善传统电磁涡流制动装置的工作性能,设计了一种紧凑型电磁涡流制动装置,并对其结构及工作原理进行了介绍.该装置主要由支撑机构、驱动机构、导向机构、电磁模块四个部分组成,具有灵活方便、结构紧凑、制动可靠等优点.     

基于恒流源的矿用隔爆兼本安型瞬变电磁发射机研制

由于瞬变电磁技术对水体反应灵敏,已被应用于煤矿井下水害探测。为提高探测精度,研究了恒流发射技术,采用脉冲宽度调制与功率场效应管结合,保证发射电流在探测过程中保持恒定;为提高二次场强度,采用了电感反向截断技术,利用电感中电流突然关断产生反向高压原理,缩短电流关断时间;通过外部中断与微控制器内部定时器配合,记录发射电流关断时间;采用隔爆兼本安型结构设计,保证仪器在井下安全使用。最后通过实验室测试和充水巷道探测,验证了仪器的准确性和有效性。     

一种智能电磁调压软起动装置的研制

本文利用电磁调压变换器使高压交流工作绕组与电动机绕组串联、低压控制绕组与电力电子功率变换器并联组成闭合回路,通过智能控制系统控制低压控制绕组,从而控制高压交流工作绕组的输出电流,达到控制电动机软起动(或软停车)的目的.     

基于磁电阻率法和频率域电磁法的地下水污染动态监测仿真

本文对磁电阻率法与频率域电磁法在地下水污染监测中的应用进行了理论研究.以污染物位于地表的均匀介质模型为例,根据污染物扩散的水文地质动态仿真结果,计算出与各监测时刻对应的地下水污染地电模型.通过各地电模型的二维磁电阻率法正演模拟结果以及一维频率域电磁法的反演结果,验证了这两种地球物理方法在地下水污染物运移监测中的有效性.     

一种电磁振动上料装置振动弹簧的设计

对生物实验中的过滤用管振动上料装置的振动料斗及支承弹簧进行分析计算,通过公式推导和运算得出支承弹簧的具体尺寸参数。     

一种浅地表探测收发天线的设计分析

通过对浅地表电磁探测系统的探测原理和收发天线的结构及参数研究,分析了频率域浅地表探测系统的工作原理。论证了利用磁场z分量间接探测浅地表地下介质电性结构的可行性。利用MATLAB对发射接收天线进行理论计算,分析了收发天线设计的关键问题;重新设计了探测系统所需的发射和接收天线,采用并联结构使发射天线效率有所提高,接收天线采用8字形结构,从结构上实现一次场的屏蔽,同时,避免了引入参考线圈使结构和计算复杂。通过实际测试,能够辨别出埋藏于土壤9 cm处的2 g电阻率异常体。最后,总结了埋藏深度、有无土壤对探测数据的影响。为浅地表探测天线系统的改进及近地表电磁成像系统研制提供依据及参考。     

电磁法勘探中梯度场测量方法研究

梯度测量对提高电磁法勘探的分辨能力和压制环境噪声干扰具有重要意义。通过硬件差分直接测量梯度场和先测量绝对场后经软件差分计算求取梯度场是实现电磁梯度数据获取的两种典型方式。给出了这两种测量方式的具体实现方案,并对测量效果进行了对比分析,探究了误差来源和压制方法。研究表明,测量通道的不一致性,尤其是相位差是影响电磁梯度测量准确性的关键因素。对于硬件差分直接测量梯度场而言,这种通道不一致引起的误差难以通过事后校准的方法消除,且误差大小随梯度值减小而急剧增加,最终不可用。先测量绝对场后进行软件差分的方法,可以得到更小的测量误差,而且通过通道校准后,测量精度得到进一步提高。在不能确保采集通道高度一致的情况下,先测量绝对场再求取梯度场的方式是实现电磁梯度测量的最优途径,该方法还可以同时获取绝对场以辅助梯度数据解释。该研究成果为电磁梯度系统开发提供了有益参考。依据该方法所研制的频率域电磁场梯度采集系统在江苏滩涂获得的实验结果也证明了该测量方法的优越性。     

修正时序法在石化装置数据校正中的应用研究

为了有效地克服传统统计检验和线性化处理方法进行过失误差侦破、数据校正与参数估计时存在的局限性,对现有过程测量数据校正技术进行了综合分析,探讨了数据分类、过失误差侦破和过程测量数据校正等问题,以具有代表性的化工装置和炼油装置为研究对象,提出了修正时间序列分析法,给出了时间序列分析法的基本思想、概率模型和特点,以及含随机误差的数据校正方法,并将时序法用于过失误差侦破。在大型化工装置的测量数据校正结果表明,该方法是实用性强、方便有效的数据校正新策略。     

基于光纤分布式传感器的时频定位技术

光纤单芯分布式传感系统可对传感线路上的扰动信号进行检测与定位,特别适合各种长距离的管道监控,如油管监控。传统的频域定位算法,依靠单独的几个频率点,有一定的局限性,并且如果扰动源未激发出所需要的频率范围,就无法获得频率缺失点,这种判断方法就会失效。提出了一种简单的时域定位算法,与频域算法进行互补,提高了系统的稳定性和普适性。     

永磁电磁轴承磁力的两种线性化方法

针对控制系统模型的实际应用需要,对永磁电磁轴承的磁力提出了两种线性化方法。运用设计实例对这两种方法进行了验证,获得了较好的近似结果。最后分析了各自的特点,所研究的问题对永磁电磁轴承的设计有一定的指导意义。     

基于磁记忆的油气管道应力损伤检测方法研究

应力集中是油气管道损坏的关键因素,对管道安全构成重大威胁。对其进行有效检测,既可发现由应力集中引起的机械损伤亦可实现对管道早期损伤的预判。磁记忆检测技术作为一种应力检测方法得到了业界认可。从能量平衡角度出发,分别从宏观和微观的角度对应力作用下的铁磁体磁记忆信号特征进行分析,建立应力与材料磁化率及原子磁矩之间的理论关系模型。采用基于第一性原理的CASTEP软件对铁碳金属体系的磁记忆力磁耦合过程进行仿真。结果表明,铁磁体在外力作用下,体系能量将重新平衡并达到稳定状态,电子能带及态密度分布特征发生改变,导致材料磁性下降,原子磁矩及材料磁化率随应力增大呈线性减小的变化趋势。通过对含裂纹管道的磁记忆检测,验证了应力损伤磁记忆检测方法的理论分析正确性及工程应用有效性。     

电磁层析成像灵敏度矩阵实验测试方法

灵敏度矩阵是电磁层析成像系统图像重建的先验信息,它反映了电磁层析成像系统在重建截面内微小测试单元逐个放入扰动物质后检测输出值的变化。为实现较为精细的图像重建效果,通常将截面剖分成数量较多的微小单元,用于灵敏度计算和重建结果表达,所以电磁层析成像灵敏度矩阵一般依靠电磁场有限元仿真计算正问题的方法获得。但有限元仿真的正问题模型难以与实际模型完全一致,导致图像重建的先验信息不准,从而影响重建效果。区别于传统研究方法,设计了灵敏度矩阵的实验测试方法,应用精密电动平移台驱动测试试样,使试样按照有限元软件对截面剖分的单元坐标自动逐个测试,最后应用测试结果合成重建所需灵敏度矩阵,图像重建结果证明了该方法的有效性。     

用于钢管缺陷检测的电磁超声传感器优化设计研究

电磁铁是电磁超声传感器的重要组成部分，它与钢管构成的磁场是电磁超声传感器产生超声波的基础。本文建立磁感应强度与分子振动幅值的关系函数，用均匀实验设计对电磁超声传感器进行优化设计，实现了电磁超声传感器的小型化。实验研究证明，优化设计方法是正确的。     

地空频率域电磁系统空心线圈传感器优化设计

针对地空频率域电磁法(GAFEM)的大范围、快速探测需求,研制了一种适用于GAFEM的高灵敏度、低噪声、低质量的空心线圈传感器(ACS)。首先,根据一维正演计算了收发距10 km处的等效面积归一化响应电压,进而确定传感器灵敏度和噪声水平的指标需求;然后,建立ACS的电路等效模型,并对电路噪声进行分析计算,引进拉格朗日乘子法来优化ACS的设计参数以达到灵敏度、噪声和质量指标要求;最后,根据优化参数设计空心线圈传感器,在电磁屏蔽室对其进行测试,结果显示在噪声参考频率(100 Hz)处,优化传感器噪声为0.09 pT/Hz~(1/2),灵敏度为14.7 mV/nT,总质量为1.25 kg。野外实验表明,地面同一测点处,本文优化ACS测量的磁场幅度与AMTC-30磁棒的测量值一致;且在空中飞行中,该ACS能获得有效磁场信号。