基于FPGA的磁异常数据采集系统设计

针对磁探测领域要求的多通道数据采集同步性、实时性的要求,文中采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA),设计了 一套同步采集24路地磁异常数据的系统.通过SignalTap抓取关键信号的波形进行分析,表明该数据采集系统同时满足了同步性和实时性的要求.实验结果表明,采...     

磁探测定位在搜寻水下铁磁性物体中的应用

对于探测并定位水下铁磁性物体,高精度磁探测定位是目前最行之有效的方法。实际经验表明,当磁探测定位装置与磁性目标的距离大于3倍磁性目标几何尺寸时,可以把磁性目标简化成磁偶极子模型,通过空间上一批点的磁场测量数据,求出磁偶极子的磁矩以及分布位置,从而知道目标物体的具体位置。本文通过对原单点磁张量定位中利用磁场矢量及磁张量数据进行磁偶极子定位的方法进行改进,利用差分方法消除了磁场矢量项,有效地消除了地磁场及其它共模干扰,提出基于差分磁张量定位方法,进而设计出基于该定位方法的磁张量测量系统,具有较高的定位精度。     

一种海洋磁异常检测噪声抑制算法

海洋磁异常检测是海洋科学观测、海底资源勘探、国防安全等领域的重要手段之一,但复杂环境磁场噪声增加了目标磁探测的难度,研究各种磁场噪声机理及抑制方法对于测量精度的提升具有重要意义。该文提出一种磁异常检测噪声抑制算法,利用通用型和无限水深条件下的海浪磁场模型分别对海浪感生磁场噪声进行估算,通过谱减法和小波去噪相结合的方法对磁异常信号中的海浪和地磁场噪声进行滤除。该文利用2015年8月我国南海某海域的海洋磁场观测数据对该算法进行了验证。结果表明,该方法可以滤除大部分的海浪和地磁场噪声,在频段0.4～0.8 Hz范围内海浪的分布明显减少,较大幅度地改善了时域波形,突出了目标产生的磁异常信号,信噪比可提升近11 dB。该方法计算复杂度低,实时性强且易于实现,可为海洋磁异常检测的噪声抑制提供一种有效手段。     

滤波与正交基分解在磁性目标检测中的应用

通过对磁性目标磁异常信号时域和频域特性的分析可知,磁异常信号属于低频信号,且在实际磁异常探测中磁性目标信号被噪声淹没,信噪比较低。针对这种情况提出了基于低通滤波与正交基分解的检测方法,先分析数字滤波器特性,设计约束最小二乘FIR滤波器滤除高频噪声,再利用正交基分解检测算法,大幅提升了磁性目标信号的信噪比,从而实现了磁性目标检测。仿真试验表明,该方法可滤除高频噪声,提升信噪比,增强对磁性目标的检测能力     

智能终端设备低成本NFC天线设计方法

近场通信(Near Field Communication,NFC)系统通信频率为13.56 MHz,采用近场磁耦合方式进行信号传输,具有通信距离近、安全度高等特点,广泛应用在银联、公交、门禁等领域。随着NFC技术的发展,越来越多的智能终端设备中配备了NFC系统。由于NFC系统工作频率低,NFC天线面积较大,天线尺寸通常为30 mm×40 mm,而且配置磁性基板用于金属环境使用,这使NFC天线制造成本较高,不利于NFC系统应用。本文通过空间磁场分布理论计算,采用分布式磁性基板设计,大幅降低磁性基板使用面积,并通过NFC天线结构设计,提高天线磁场辐射性能。仿真与实验证明,该设计方法使NFC天线磁性基板使用面积下降约40%,且天线辐射能力增强。在提升天线性能的同时,有效降低天线成本。     

核磁共振陀螺横向补偿磁场优化设计

核磁共振陀螺作为目前世界上体积最小的导航级陀螺,已受到国内外的广泛重视。核磁共振陀螺通过检测磁场中原子核自旋进动频率的改变确定载体角速度,其陀螺精度与磁场的均匀性、稳定性密切相关。导航级核磁共振陀螺需要飞特级磁场环境,高效磁屏蔽一般仅能完成5～6个数量级的磁抑制,还需进行主动磁补偿。该文从核磁共振陀螺磁场分布的理论分析出发,通过数学计算和计算机仿真,分析和研究了横向磁补偿系统的磁场分布,并对横向磁补偿线圈进行了优化设计。设计的核磁共振陀螺横向磁补偿系统磁场均匀性较优化前提高约13倍,满足了核磁共振陀螺的使用需求。该工作为核磁共振陀螺仪设计和制造提供了一定的理论依据和参考价值。     

基于无人机的区域地磁场测试与校正技术研究

以天璇Ⅲ无人机作为飞行平台,设计了无人机遥感载荷存储设备,针对在测量过程中存在磁力仪误差和载体磁干扰的问题,提出了基于粒子群优化的磁场测量误差补偿方法。以三轴磁力仪测得的数据作为系统输入,利用粒子群算法对磁干扰补偿模型进行参数求解,得到目标信号磁场数据后,以光泵磁力仪测量的地磁场作为真实标量值进行对比。实验结果表明,采用粒子群优化的磁场测量误差补偿方法具有较高的补偿精度和一定的工程应用价值。     

RMS-I型磁定位系统的研制和应用

磁场测量定位装置是蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）的关键设备,为了精确定位提高采集率,设计出RMS-I型磁定位系统,主要由精密磁场发生源、三轴磁场探测器、信号传输系统及地面解释计算软件组成,详细分析了各部分相关设计及原理,介绍了系统的详细性能参数,通过对该系统进行现场应用试验,结果表明,RMS-I型磁定位系统的测量精度达到国外同类仪器先进水平,为我国油田技术的高效开发提供了技术保障。     

RMS-Ⅰ型磁定位系统的研制和应用

磁场测量定位装置是蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)的关键设备,为了精确定位提高采集率,设计出RMS-Ⅰ型磁定位系统,主要由精密磁场发生源、三轴磁场探测器、信号传输系统及地面解释计算软件组成,详细分析了各部分相关设计及原理,介绍了系统的详细性能参数,通过对该系统进行现场应用试验,结果表明,RMS-Ⅰ型磁定位系统的测量精度达到国外同类仪器先进水平,为我国油田技术的高效开发提供了技术保障.     

地磁背景下基于传感器阵列的磁偶极子目标跟踪方法

针对地磁背景下磁偶极子目标跟踪过程中存在的地磁干扰与模型非线性的问题,该文提出一种基于差量磁异常的蒙特卡洛卡尔曼滤波(MCKF)跟踪方法。新的跟踪方法以传感器阵列测量磁场的差量作为观测信号,并利用蒙特卡洛卡尔曼滤波算法解决模型的非线性问题,实现磁偶极子目标的实时跟踪。通过仿真跟踪实验,结果表明该文算法较传统的扩展或无迹卡尔曼滤波算法在稳定跟踪过程中对目标特征参数的估计更精确;通过地磁背景跟踪实验,结果验证了该文算法较传统算法在低信噪比下的性能优势。     

便携式磁性检测的关键技术及发展方向

引言对船舶进行合适的磁性处理是提高船舶的磁性防护能力,使其能够有效对抗各类磁武器和磁探设备的有效手段。而对船舶进行经常性的磁性检测是有效评估船舶的磁性防护能力的基础,因此需要大力发展各种磁性检测手段。相较于传统的磁性检测手段(主要为固定式消磁站和消磁船),便携式磁性检测站具有以下优点:1投资小,建设周期短;后期维护成本较小。便携式磁性检测站主要由水下磁场传感器系统和岸基(或船基)控制中心组成,建设成本较小。2隐蔽性好,战时     

磁力仪的数据采集与发送系统设计

针对磁力仪传感器,文中设计了以S3C2440微控制器为核心的数据采集与发送系统,实现了三维空间磁场数据的低功耗采集与实时显示。简要介绍磁力仪的原理与数据采集和发送系统电路结构,重点阐述数据采集与发送系统中硬件模块选型,分析系统软件设计思路和重要模块实现细节。通过实验验证,系统将数据采集后得到的磁场信号实时显示在液晶显示屏上,并通过网络模块将磁力仪进行联网,将采集到的数据通过网络发送给上位机处理。同时S3C2440微控制器通过蓝牙模块将采集数据发送给手机终端,用户能够在移动设备上观测磁场实时数据进行相应处理。     

过渡金属掺杂CdO基稀磁半导体材料的研究进展

对近年来稀磁半导体材料的应用前景及过渡金属掺杂CdO材料的室温铁磁性研究进展进行了简单阐述。重点对不同过渡金属掺杂剂及其浓度对CdO磁性能的影响进行了介绍,并从近几年国内外研究中未掺杂、过渡金属掺杂、过渡金属共掺杂以及不同制备方法对CdO磁性能的影响及其磁性来源等方面进行了评述。概述了未掺杂和不同浓度Mn、Co单元素掺杂CdO材料对室温铁磁性的影响,并总结了近年来过渡金属掺杂CdO材料在稀磁半导体领域的研究进展。对比了不同过渡金属掺杂CdO基稀磁半导体材料的磁性能及磁性来源,并得出共掺杂工艺对提升CdO基稀磁半导体材料室温铁磁性有明显效果,最后对该领域的未来发展方向进行了展望。     

小波消噪方法在目标磁信号检测中的应用

磁信号检测中,针对含噪磁信号信噪比较低的问题,应用小波消噪方法对其消噪处理,滤除磁噪声,提高信号的信噪比。先构建磁性目标偶极子模型,仿真得到磁性目标含噪磁异常信号,再应用sym8小波进行5层分解,使用heursure软阈值法对含噪信号进行消噪,仿真试验表明该方法具有一定的工程应用价值。     

纳米无机物/高分子磁功能复合材料研究进展

磁性高分子微球、磁性纳米无机粒子/高分子复合膜等,作为新型的纳米无机/高分子磁功能复合材料,在电磁设备精密化、医学、环保、分子生物学、磁记录、磁分离、军事目标与武器兼容隐身等方面具有广阔应用前景,已成为研究的热点之一。该文综述了纳米无机/高分子磁功能复合材料的制备方法及研究进展,并对纳米无机/高分子磁功能复合材料的进一步发展作出了展望。     

基于单向边界模式与磁性微腔模式耦合的磁光存储系统

光存储系统是未来全光通信和全光计算的关键要素。基于有限元方法的仿真实验研究,设计了一种新型的光学存储系统,该系统基于磁光光子晶体单向边界模式与微腔模式的耦合。应用磁光光子晶体单向边界模式特性形成闭合回路。设计另外的单向波导和磁性微腔,电磁信号不仅能从闭合回路中取出,而且能写入回路。通过外加磁场控制微腔属性,可动态实现电磁信号的读写操作。     

一种声学发射换能器的实验研究

采用有强磁化特性的磁性液体作为换能器中制动元件,实验建立一个交变的梯度磁场作用于磁性液体,通过压电陶瓷换能器检测到磁性液体振动而产生的声波,发现磁性液体在交变梯度磁场作用下有磁致伸缩效应。导出了磁性液体振动特性的动力学一般方程,揭示了交变的梯度磁场作用引起了交变的磁性液体的内压强,从而引起磁性液体的体积发生伸缩,产生机械振动,激励空气产生声波的机理。以磁性液体为制动元件可以研制较理想的大功率低频宽带声学发射换能器。     

低频高性能屏蔽装置的设计

为了合理评估磁屏蔽体对低频磁场的屏蔽效果,设计了一种磁屏蔽体并提出一种屏蔽方案,计算静磁场与交变磁场共同影响下,其屏蔽装置对其屏蔽性能的影响,并通过实验来论证该屏蔽体和设计方案在实践中的应用可行性。实验结果表明,设计的电磁屏蔽室,室内静磁场B≤200 n T,50 Hz交流磁场干扰<0.10μT;大于100 k Hz交流磁场屏蔽系数S≥1 000;满足磁传感器系统等相关仪器的实用要求,为实践屏蔽室屏效验收提供理论依据。     

基于SOPC的双目视频采集及显示系统设计

针对双目视频传输数据量大、实时性及同步性要求严的问题,给出了一种以SOPC为核心的双目同步视频采集及显示系统设计实例.采用软硬件协同设计的方法,将视频采集控制器、视频输出控制器及DMA控制器集组成数据传输快速通道集成在SOPC中,并结合OpenCV开发上位机应用软件.结果证明,该设计方法在保证双目视频数据同步性和实时性的同时,极大的提升了系统集成度,并降低了设计复杂度,具有较高的实用价值.     

基于UIP协议栈的磁熵变测量数据传输设计

在此设计实现STM32采集软磁材料金属在不同温度,变化磁场下的H,M以及Sm值,并通过基于UIP协议的网络方式将数据传输到计算机上。硬件主要由磁熵变探测器、微控制器、以太网芯片、点阵屏、信号处理电路等组成。将UIP协议移植到STM32系列单片机上实现了上位机与STM32单片机的通信,并对测量数据进行分析。实验结果与预期的结果相吻合。