阵列式浅地表电磁探测系统控制模式研究

以现场可编程门阵列(FPGA)+数字信号处理(DSP)+工控机为架构实现多模块阵列探测,每个模块以单独的FPGA+DSP双核异构框架处理和传输采集的数据,多个模块通过网络将探测数据快速上传至工控机,满足浅地表电磁探测对探测效率及实时性的要求;针对多模块探测阵列中模块间系统同步精度的影响而带来的模块间的天线互扰问题,通过对探测系统的发射和接收、处理数据、上传数据等部分的工作时间的拆分,采用时间分片的控制策略,将多个模块的发射时间完全错开,有效地消除天线的互扰,与发射同步控制方案相比,有效抑制了噪声。实际探测试验表明,系统完成单点探测所有任务的时间小于20 ms,效果良好,验证了提出的阵列式电磁探测系统的性能与控制模式的实用性。     

面向水平定向钻的透地测深系统设计

为提高水平定向钻施工中透地测深的精度,提出一种基于磁感应的双线圈测深模型并予以实现。系统采用单天线发射、三天线接收的设计方案,以STM32F103作为主控芯片,设计甚低频信号收发模块,并将三天线接收的信号用LABVIEW和MATLAB进行处理,计算出深度,最终实现透地测深。系统的测试结果证明了该设计的正确性,并表明了所设计的透地测深系统有较高的透地测深精度。     

红外光电探测器系统电路设计

基于红外发光二极管HG505和光敏三极管3DU5,设计了红外光电探测系统电路。该系统中传感器部分,红外信号采用单音脉冲方式发射、采用滤波和选通方法接收,增强了探测系统在工作时的抗干扰能力,适用于距离探测。     

小尺寸TEM非共面偏心自补偿零耦合收发技术研究

发射线圈对接收回路的耦合影响,是导致瞬变电磁(TEM)早期信号失真、浅层盲区大的主要因素之一,对于多匝小尺寸线圈结构,耦合影响更为严重。针对这一问题,提出了一种小尺寸TEM非共面偏心自补偿零耦合收发技术。该技术采用收发线圈非共面偏心的思路设计了一次场自补偿系统,非共面结构实现发射线圈与接收线圈的弱耦合,并基于互感理论获得二者的最佳相对偏心位置,以消除一次场干扰。对基于导电环异常体的探测模型进行实验仿真,结果表明新结构系统在收发线圈±2 mm尺寸误差内,能够忽略一次场的影响,对物理尺寸误差的容忍度较高,易于实现零耦合状态。最后,采用串连法对设计的非共面偏心自补偿TEM系统进行了实测实验,测试结果与理论分析一致,进一步验证新结构性能。研究可为小尺寸TEM系统获得纯二次场信号、提高浅层探测性能奠定理论基础。     

基于nRF9051的无线遥控器设计

介绍一种基于无线收发模块n RF9051的遥控器设计。无线遥控器分为发射端和接收端,它们的微控制单元MCU都采用P89LPC931单片机,无线发射和接收模块则均采用n RF9051无线芯片。发射端MCU通过按键中断响应,将相关指令给n RF9051模块,接收端通过天线及n RF9051模块接收后,将指令传输给接收控制MCU,MCU再通过串口将指令传输给系统的其它模块,实现无线遥控功能。由于无线信号传输距离远大于红外信号,且不要求方向性,使其具有红外遥控器无可比拟的优势。     

救援井电磁探测系统井下电极装置的设计研究

救援井是解决井喷、漏油等事故的有效方法,而借助必要的电磁探测系统和定位工具进行救援井与事故井相对距离和方位的精确探测,是救援井技术成功的关键环节,因此,在分析国内外研究现状的基础上,设计了一种用于救援井电磁探测系统井下电极装置。对电极装置结构及原理进行了阐述,并通过建立井下电极的发射电流产生交变磁场的分布模型,分析救援井与事故井相对距离和方位的确定方法以及磁场强度的影响参数。该井下电极装置能够有效、稳定地将发射电流注入地层,其弹性扶正机构的弹性变径以适应井下复杂情况,避免电极装置在井下出现卡阻现象,提高救援井电磁探测系统在井下作业的稳定性。     

某雷达天线骨架仿真与测试分析

天线骨架是雷达接收、发射、天馈分系统的基础部件,为整个天线系统的主承力结构。风载荷是天线骨架需要承受的主要外负载。文中采用有限元方法对天线骨架在自重和风载荷组合作用下的刚强度进行了仿真分析,然后考虑风载荷的作用对天线骨架进行了实际力学试验,并对仿真设计计算进行了验证分析。结果表明：有限元分析结果能基本反映结构的整体应力水平和变形趋势,该分析方法能够很好地用于天线骨架的设计。试验中对风载的模拟加载方法,可供天线骨架的风载试验参考。     

遥控无轨自动吊运车的设计

轻型遥控无轨吊运车采用“前转后驱”的传动系统进行机械结构设计;采用直流串激电机驱动的开式传动和电磁闸瓦制动结构,设计起重卷扬驱动装置;应用无线电遥控技术,以发射与接收遥控集成组件为核心,设计吊运车前进、后退及转向的远程控制系统,并用直流电源代替交流电源,实现无轨运行;利用蜗轮与蜗杆传动的自锁功能,实现刹车制动;应用光电探测红外线探测技术,实现了异物探测自动停车与报警功能。     

管道机器人无线电磁自适应定位技术

针对金属管道机器人跟踪定位问题,提出了一种改进的自适应无线电磁定位方法,在未知管道几何尺寸和周围环境电磁参数的情况下实现了管道内机器人的三维定位.首先,通过磁偶极子模型分析了管道外极低频电磁场分布规律.其次,建立了六传感器接收天线的自适应定位模型,设计了电磁发射和接收电路,基于该模型推导出了含有6个未知数的非线性方程组,并分别采用3种算法对其进行了仿真分析.最后,分别对不同壁厚及不同埋藏深度管道进行了试验研究.试验结果表明,在管道壁厚为5.74 mm,埋藏深度为0.8～2 m的情况下,总位置误差的平均值小于18.7 cm,即比原模型减少了3.4 cm,满足机器人实际工作中的定位需要.     

网状反射面天线原理误差计算方法

网状天线依靠索网系统支撑金属丝网反射面实现电磁信号的反射和接收。金属丝网反射面被索网系统分割为一系列平面面片,与理想反射面之间存在型面拟合误差即原理误差,在工程设计阶段决定了天线的电性能。针对旋转抛物反射面,采用面积坐标,推导了轴向原理误差与面片几何参数间的数学关系,给出了轴向原理误差的快速计算公式,并用数值算例验证了公式的正确性。结果表明,轴向原理误差的最大值及均方根值可由抛物面焦距及面片在天线口径面投影几何唯一确定。给定面片在口径面的投影边长,利用文中公式可快速、准确计算出面片轴向原理误差的均方根值及最大值。研究结果为合理确定网状天线网格尺寸提供指导。     

瞬变电磁仪早期信号测量的程控接收天线

在瞬变电磁勘探法中，早期信号对研究浅层地质结构是非常重要的。然而，早期信号的准确获得往往受到接收系统和采样方法的限制，特别是接收线圈中固有的暂态过程对 测量的影响很大，因而限制了瞬变电磁勘探法在浅层地质勘探领域的推广。本文提出了一种适用于早期信号测量的程控接收天线，实验表明它对消除接收线圈中影响早期信号测量的暂态过程十分有效。     

机载振动对共形阵列天线电性能的影响

环境载荷严重影响共形阵列天线的电性能,对研究和发展高性能共形天线而言,环境载荷是一个不容忽视的问题。文中从变形面的拟合出发,提出了一种变形后天线电性能的计算方法,利用此方法计算随机振动下共形阵列天线的电性能,分析随机振动对共形阵列天线电性能的影响。文中所提方法与结论可为工程技术人员设计高性能共形天线提供参考。     

机动式模拟雷达仿真系统改装设计中的一些问题

介绍了机动式模拟雷达仿真系统的改装设计方案,对系统中天线和发射机柜的结构型式、方位转台的调平、天线的风载荷、方位驱动电机的功率等问题作了分析,给出了系统结构的主要参数和一些有实用价值的计算结果.     

车轮踏面动态感应热成像缺陷检测方法研究

涡流脉冲热成像是一种新型的无损检测技术,具有检测速度快,灵敏度高,探测范围大的特点。为适应车轮踏面缺陷的动态检测,本文提出了一种适应车轮踏面廓形的矩形磁轭电磁感应激励传感结构。通过传感器结构的磁路模型推导,从理论上证明了传感结构的可行性。通过数值模拟计算分析了踏面表面检测区域的磁场与涡流场分布,并对比了矩形磁轭与直导线的检测结果。在此基础上,本文搭建了一套车轮自动探伤检测系统,能够实现65 mm/s速度下的缺陷动态测量。结果表明,设计的矩形磁轭传感结构可优化感应加热的均匀性,对车轮踏面浅表层疲劳裂纹(轴向表面开口)具有更好的检测结果。     

GIS局部放电检测的微带贴片天线研究

本文结合实际气体绝缘组合电器（GIS）结构、运行特点，设计了用于GIS局部放电检测的外置超高频微带贴片天线（MPA）传感器，该传感器安装在GIS盆式绝缘子处，接收盆式绝缘子处泄漏的电磁波，并对周围空间电磁干扰抑制；在选择天线基板的材料、厚度、形状，以及附加阻抗匹配网络等方面进行了频带展宽。计算和实测表明，天线的有效工作频带展宽为340～440MHz，中心频率为390MHz，相对带宽25．6％，达到宽频带天线范围，并且最大辐射和接收方向上的增益达到了5．38。实验室GIS模拟装置测量表明该天线传感器性能良好，具有较高灵敏度，可用于GIS局部放电在线监测。     

70 m天线反射体的安装与测量

随着射电望远镜频段的提升,天线口径越来越大,主反射面精度越来越高,对天线安装的要求也越来越高.文中以70 m天线反射体的现场安装为研究对象,对比分析了70 m天线与国内外其他大型天线反射体在结构上的区别,按安装工艺流程对该反射体的安装过程进行了阐述,并介绍了它的安装及测量方法.通过设计使用工装解决了大型球节点式桁架结构...     

基于超声波的窄缝深度检测系统

提出了利用超声波扩散性进行矩形窄缝深度测量的原理,并在此基础上设计了以MSP430为控制核心的窄缝深度测量系统.该系统利用超声波的发射和接收完成矩形窄缝上下表面回波的识别,实现了矩形窄缝深度的测量.实验结果表明:利用超声波声束的扩散性可以实现矩形窄缝深度的测量,设计的窄缝深度测试系统成本低廉,窄缝深度在1m内变化的测量精度可达到cm数量级,为特定环境条件下矩形窄缝深度测量提供了一种新的解决方案.     

面向恶劣环境的TPMS结构工艺设计改进

轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System,TPMS)产品使用环境恶劣,对结构工艺设计要求很高。针对产品在市场推广过程中出现的问题,从发射天线结构设计及操作工艺、接收天线结构设计、发射模块三防工艺设计等方面进行了改进,提高了产品可靠性。     

改进Turbo-BLAST检测算法及其仿真

Turbo-BLAST系统基于MMSE的迭代软干扰消除检测技术可有效克服由于V-BLAST的应用带来的多流干扰,但是在迭代检测译码过程中存在错误传播,并且收敛性较差,尤其在接收天线远小于发射天线时。而MAP迭代检测算法的性能接近最优,但复杂度随发射天线和调制阶数呈指数增长。所以本文把这两种算法相结合,提出改进的SIC-MAP/MMSE检测算法。仿真结果表明,在相同频谱利用率的条件下,这种新检测算法在性能和收敛性上明显优于MMSE的迭代软干扰消除(SIC-MMSE)检测技术。     

Interfacial Dipoles and Radiated Energy

Electric dipoles radiate an electromagnetic field into their surroundings. The electric and magnetic fields from a point source or from linear dipoles have components parallel to a spherical surface but also a radial component. In most investigations on radiated fields, only the part of the electric field that is parallel to a spherical surface is taken into account. The argument is that only that component contributes to the radiated energy. Here we show that the phase front in the lower half space is not a spherical surface and hence, the radial components contribute to radiated energy. We show differences in radiation patterns for point electric dipoles and linear dipoles, either modeled as perfectly conducting wires or as resistively loaded wires. Our primary interest lies with improving image resolution through processing of Ground-Penetrating Radar data. Here the emphasis lies with understanding the radiation characteristics of linear dipoles that can be incorporated with image processing algorithms. The model uses a thin-wire approximation for the transmitter antenna. The solution to the discrete system of equations is solved, incorporating interaction between the interface, using a CGFFT scheme including symmetrization and a newly developed preconditioning operator. We look at the electric and magnetic fields as well as the time-averaged Poynting vector radiation patterns in the E-plane and H-plane of the transmitting antenna. The results show that the radial component of the radiated electric and magnetic field is not negligible, even at distances more than seven wavelengths away from the antennas.