基于弹载测速的微型磁通门集成系统研究

在介绍磁通门传感器基本工作原理的基础上,对磁通门如何应用于测量弹丸转数的原理及方法进行了分析.针对现有磁通门的一些不足,设计了微型化的磁通门探头及与之配套的电路,从而集成制作出传感器系统样机.对样机进行相关的试验并记录其输出信号的波形,对其计数后即可获得弹丸的转数,经验证,系统基本满足了弹丸初速测量的要求.     

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°。     

一种新型磁通门磁强计

简述了二次谐波法磁通门磁强计的工作原理。以Ｎｉ 基磁性非晶材料取代坡莫合金作探头铁芯,应用相敏检波技术试制了一种磁通门磁强计,其探头体积小,灵敏度达到７ ．７ μＶ／ｎＴ,线性误差±１％ ,分辨率达到１ ｎＴ。     

一种三探头磁通门传感器的设计

磁通门技术应用于工程当中,主要为方向测量和磁场强度测量.国内磁通门技术应用于导航领域还比较少,我们设计了一种三探头磁通门传感器用于车体航向和姿态角的测量,详细介绍了三探头磁通门传感器的设计原理和测角原理.最后通过实验测量,并对传感器的测试结果进行了修正,达到了工程应用中对测角精度的要求.     

微型磁通门的优化分析与性能测试

对铁芯结构的改进有利于满足微型磁通门传感器降低功耗的要求,但不同的拓扑结构所取得的效果不同,为此对铁芯结构进行了优化分析,并采用MEMS工艺制备了不同铁芯结构的微型磁通门进行性能测试与对比验证.测试结果表明,优化后的多孔铁芯结构能更好的降低微型磁通门传感器的功耗与噪声,提高灵敏度,改善器件的整体性能.     

微型磁通门铁芯结构的拓扑分析与优化

多孔铁芯有利于满足微型磁通门传感器降低功耗的要求,但不同的拓扑结构所取得的效果不同,对多孔铁芯结构进行了拓扑分析与针对性优化,并采用微机电系统(MEMS)工艺制备了不同铁芯结构的微型磁通门进行性能测试与对比验证.实验结果证明:优化后的铁芯结构能更好地降低微型磁通门传感器功耗,提高器件整体性能.     

微型正交激励磁通门结构设计

利用三维电磁场仿真软件对线-芯结构微型正交激励磁通门进行了仿真分析。研究了不同频率下激励线宽度、铁芯宽度、激励线厚度、铁芯厚度等磁通门结构参数对铁芯饱和情况的影响。以减小激励电流、降低磁通门功耗为目标,讨论了采用线-芯结构的微型正交激励磁通门所应选择的结构尺寸。采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)工艺制备了这种结构尺寸的微型磁通门传感器并对其进行了测试,采用尖脉冲激励时,其可以以1.7 mW的超低功耗得到91.6 V/T的输出灵敏度。     

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.     

基于Magnet-MATLAB的微型磁通门联合仿真研究

针对Magnet在微型磁通门仿真分析时时间过长的问题,提出了一种将Magnet与MATLAB联合进行仿真分析的方法.基于Magnet建立磁通门探头3D模型,经仿真计算,得到被测磁场对应的感应线圈磁通;联合MATLAB将得到的感应线圈磁通转换为等效的小电流,经与激励电流叠加后,通过软件Flux提供的公式分别计算出受被测磁场影响下感应线圈磁通的变化情况;总磁通对时间求导,获得感生电压.在微型跑道型铁芯磁通门条件下,通过对Magnet仿真与Magnet-MATLAB联合仿真的计算结果比较表明:当外磁场小于5 μT时,2种仿真磁通门输出信号最为接近;与对全模型采用Magnet仿真计算用时超过30 h相比,联合仿真计算时间大幅减小,不超过10 min.     

低功耗微型磁通门的制备与分析

针对微型磁通门传感器降低功耗的要求,利用标准MEMS工艺制备了具有多孔结构铁芯的微型磁通门传感器.经过对器件的测试与分析,这一结构的铁芯能够降低器件功耗,提高传感器的整体性能.通过比较不同多孔铁芯对磁通门最佳激励电流的影响,综合考虑器件性能和制备工艺的要求,确定了最佳的设计参数.