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。     

基于恒定姿态误差的磁罗差偏差补偿算法研究

针对具有恒定俯仰角度载体的磁航向罗差标定和补偿问题,提出了一种用于磁罗差修正的偏差补偿算法(DCA)。通过DCA的原理分析和证明得出:该算法对具有恒定横滚角度和俯仰角度的磁航向罗差修正均有效,经过DCA补偿的磁航向角度误差在±0.3°以内,满足飞机的航向标定要求。     

一种新的电子罗盘校准算法研究

针对复杂磁环境下磁强计误差补偿算法效果不理想而导致电子罗盘精度较低的问题,本文对磁强计的误差来源进行了详细分析与建模,提出了一种基于模拟退火算法(SA)的空间椭球磁强计校正方法,采用模拟退火算法,对磁强计测量数据进行空间椭球拟合,用估计的参数进行刻度系数与软磁干扰、硬磁干扰与零点偏移的整体误差补偿。最后,利用最小二乘法求解出非正交轴的方向余弦,进行非正交误差和安装误差补偿。最终利用设计的算法对某电子罗盘系统进行了航向角误差对比试验,实验结果表明该方法能准确计算出磁强计的误差参数,实测航向角精度从4.5°提高到0.4°,提高了一个数量级。该方法在电子罗盘的校准中具有了一定的工程参考价值。     

基于FPGA的光泵磁梯度仪频率测量方法

磁梯度测量可以在一定程度上消除地磁日变对测量结果的影响,相比于地磁总场探测具有更高的分辨率,在地质勘探、地球物理以及国防军事方面都具有较高的应用价值.本文提出的测量仪以铯光泵磁力仪作为探头,由FPGA搭建采集系统,实现了磁场数据的测量、显示与存储.对现有铯光泵采集系统的频率测量算法进行改进,提出数字插值与移相结合的测频方法,在保证频率测量采样时间的前提上提高了测量精度,减小了测量误差.之后测试了测频模块的精度误差以及探头的一致性等指标.最后通过磁异常探测实验证明磁场梯度测量相比于磁总场探测可以更清晰的反应磁异常的位置大小等信息.     

一种用于非屏蔽SERF态原子磁强计的电流源设计

设计了一种用于非屏蔽SERF态原子磁强计的电流源.利用运算放大器和MOSFET构建基本的电流负反馈V/I转换电路,采用高性能元器件降低输出电流纹波,并通过频率补偿的方法使电路稳定.测试结果表明:在恒负载的条件下,电流源的输出范围为0～500 mA,纹波电流小于30.5μA,对应磁场的稳定性优于10 nT,满足非屏蔽情况下原子磁强计利用磁补偿制备SERF态的要求.     

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.     

三轴磁强计的空间立体校正

针对大噪声环境下三轴磁强计校正问题,提出一种基于立体空间约束的校正方法。在对固有误差和干扰磁场充分分析的基础上,合理构建载体坐标系下三轴磁强计误差校正模型,便于磁强计能够适应载体周围复杂的电磁环境。同时,利用最小二乘法对校正模型的各个参数做最优估计,并加入椭球约束,使得到的结果更符合实际物理意义。仿真结果表明,噪声补偿后较补偿前,模型参数估计精度有了较大提高。     

传感器的误差补偿技术

介绍了多项式曲线拟合原理和方法.并借助计算机高级语言程序,分别建立传感器磁场与温度、磁场与非线性输出的拟和函数.计算拟和函数的系数,系数确定后可以建立拟合曲线函数,对磁敏传感器的非线性、温度误差补偿,通过实验证明了方法可行.     

光泵磁敏传感器中FPGA调频器设计与实现

射频场调频器是氦光泵磁敏传感器核心驱动部件。模拟压控振荡式调频器存在频率不稳、调试困难和需要高精度测频电路等问题,集成芯片调频器存在控制复杂和功耗高等不足,而FPGA调频器具有频率稳定度高、不需要高精度测频电路和集成在FPGA控制器里的优点。提出氦光泵磁敏传感器数字检测原理和调频器技术指标,阐述FPGA调频器原理并完成设计。调频信号解调实验和扫频式磁共振信号检测实验的结果表明FPGA调频器满足氦光泵磁敏传感器数字化检测要求。     

氦光泵磁力仪中磁敏传感器的研制

介绍了应用于氦光泵磁力仪的磁敏传感器的工作原理,分析并讨论了该传感器的研制过程,给出了研制该传感器的一些重要参数.另外,为了能够缩短激励时间,提出了一种用于激励氦光源的新方法.实验表明,利用所制传感器可获得磁共振信号的直流分量大于16 V,幅度约为400 mV,共振线宽小于150nT.配合本实验室研制的检测电路,获得的被测磁场数值与已有的磁力仪获得的数据基本一致.     

马赫-曾德尔干涉型磁传感器

介绍了利用磁致伸缩效应的光纤马赫-曾德尔干涉型磁传感器的基本结构,给出了传感器的工作基本原理,重点论述了传感器的实验研究进展,尤其是低频交变磁场和直流磁场的检测,以及闭环检测与磁滞效应问题的解决,讨论了传感器目前的研究状况及今后的研究发展方向。     

基于椭球拟合的磁力计误差校正方法研究

针对工作环境下的MEMS磁力计易受磁场干扰,且传统误差补偿速度慢、需要外部信息辅助而影响地磁信息获取时效性和精度的问题,提出一种基于椭球拟合的磁力计误差修正算法。建立基于刻度因子误差、非正交误差、零偏误差和软硬磁特性的磁力计误差模型,采用最小二乘平差法估计椭球拟合算法中的椭球方程系数,得到校准后的磁场强度值。实验结果表明,经过论文提出的椭球拟合算法校正后的磁场强度波动幅度明显小于磁力计测量的原始磁场强度,能够有效降低磁力计测量误差。     

原子磁传感器原子气室无磁控温技术

针对原子磁传感器碱金属原子气室对无磁加热的需求,解决磁力仪共振谱线信号信噪比低的问题,使用了差分对的布线方法,采用微加工膜工艺,在陶瓷基板上制备了方形纯铜材质的无磁加热线圈.使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件分析了线圈在2.2mA直流条件下产生的附加稳态磁场分布情况,结合Pro/Engineer软件构建的铜质气室固定支架及其热仿真分析结果,得到了比较理想的加热线圈固定位置.进一步分析确定了20kHz交流加热方案,最终制作完成了具有3W加热功率和0.1℃控温精度的无磁加热器.实验结果表明:该加热器瞬时磁扰动为2.24pT,满足原子气室无磁加热要求.其结果对原子磁传感器气室的设计及工作参数的优化改进具有一定的参考意义.     

一种测量静态磁场的光纤传感仪

所述的传感仪根据Ｍａｃｈ－ｚｅｈｎｄｅｒ干涉仪原理制作．传感臂和参考臂由两条单模光纤构成，传感臂的光纤上粘合了一段磁滞伸缩材料作为传感头，一个频率为ω０的偏置磁场施加于传感头上，当被测静态场与交变的偏置场共同作用于传感头时，磁滞伸缩材料所产生的纵向应变将导致光纤中的光相位发生变化，利用相位探测装置和锁相放大器就可测出未知场的大小，本系统可探测的最小静态场为１０－６（Ｏｅ／ｍ）。     

自动消除磁滞模糊的光纤测磁传感仪

光纤测磁传感仪根据Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉仪原理制作，适用于测量静态弱磁场。传感仪的传感臂和参考臂由两条单模光纤组成，传感臂的光纤上粘合了一段磁滞伸缩材料作为传感头．当被测静态场与交变的偏置场共同作用于传感头时，磁滞伸缩材料所产生的纵向应变将导致光纤中的光相位发生变化，利用相位探测装置和锁相放大器就可得出被测场的大小。本系统可探测的最小静态场为７９．５７×１０Ｅ－７（Ａ／ｍ）。     

基于Maxwell与Simplorer仿真分析磁通门磁场传感器瞬态响应

为分析磁通门磁场传感器的工作原理,基于Maxwell和Simplorer软件建立了磁通门磁场传感器的电磁联合仿真模型,仿真了磁通门非线性激励电路中电流波形和磁通门传感器的瞬态响应过程,分析计算了磁通门二次谐波灵敏度以及磁通门传感器的转换系数.为验证仿真模型的准确性,利用钴基非晶薄片制作了磁通门传感器探头并利用开关电源驱动电路激励磁通门工作.实际测量的激励电流波形与仿真结果基本一致,磁通门二次谐波灵敏度的测量值与仿真值误差小于1.1%.测量磁通门的频率响应曲线得到磁通门的转换系数为100 mV/μT,与仿真值几乎完全一致,两者误差小于1.5%.该仿真模型对理解磁通门传感器的工作原理、瞬态响应过程以及指导微型磁通门传感器设计具有重要意义.     

电磁感应式位置传感器研究

为了实现对各种行程与定位系统进行准确的位置测量,针对电磁感应式位置传感器的电磁感应系统展开研究,在了解电磁感应系统工作原理的基础上,利用毕奥-萨伐尔定律推导出了余弦形式的激励线圈在空间某一点处所产生的磁感应强度的计算公式,并进一步通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析软件建立了电磁感应式传感器的模型,并对其进行了仿真分析.结果表明:激励线圈周围产生的磁感应强度大小成对称分布,且在距离激励线圈平面±2 mm的范围内强度较大.同时,感应线圈中电流大小成正弦规律变化,且频率与激励源频率相等.由分析结果可知,实际设计中选取传感器移动转子与激励线圈之间的距离为2 mm较为合适.     

射线管道爬行器用磁传感器

介绍一种用于射线管道爬行器定位和控制的管道爬行器电磁传感器,利用低频交变磁场能穿透钢制管道壁的原理。它由位于管道外部的磁发射器和管道内部的磁接收传感器组成,磁发射器由电池、稳压电路、直流电动机和钕铁硼永磁旋转体组成,由电池经稳压供电的直流电动机带动钕铁硼永磁旋转体旋转;磁发射器在管道外表局部空间产生交变磁场,在管道内部形成漏磁场,磁接收传感器由感应线圈、限幅器、仪表放大器、检波电路、积分电路、比较电路和防抖电路组成,输出一个开关量信号供爬行器使用,经过长期大范围使用,达到了代替原来放射性物质控制的作用,定位精度满足射线透照要求。     

一种新型方位传感器

简述了二次谐波法磁通门磁强计的工作原理。以高导磁材料坡莫合金丝作探头铁芯 ,试制了一种以正交的双轴磁通门磁强计为基本结构的摆式航向传感器。该传感器体积小 ,分辨率高 ,精度达到 0 .2°。     

基于ANSYS软件的磁浮列车直线感应电机的电磁场及电磁力分析

本文简述了应用于中低速磁浮列车的直线感应电机的原理和电磁场的数学推导，采用有限元法分析了直线感应电机的电磁场，获得了磁力线分布、气隙磁感应强度的矢量分布和电磁力等磁场参数，与理论推导所得到的结果相比较，仿真数值分析结果在一定的误差范围内与其一致。