基于最小二乘的磁通门梯度仪转向差校正方法

针对磁通门梯度仪中单个磁通门传感器由于加工工艺等原因存在零偏误差、灵敏度误差和三轴非正交误差,且多个磁通门传感器由于安装误差存在摆放方位不一致的问题,建立了磁梯度仪的自校正模型和互校正数学模型,采用最小二乘算法对2种模型参数进行求解。实验结果表明该校正方法求解方便、可操作性强,三轴磁通门梯度仪在稳定的地磁场环境下采集多组磁场数据,就能有效降低磁梯度仪转向差引起的测量误差,提高磁梯度测量精度。     

磁传感器阵列安装误差标定与补偿

针对实际工程应用中磁通门传感器与磁传感器阵列安装误差会影响磁场检测精度的问题,提出了一种能够实时有效标定及补偿安装误差角的方法.通过分析安装误差角的产生机理,建立了安装误差模型和误差修正模型,对比不同位置状态下磁传感器阵列输出的磁场三分量,得到基于三位置法求解和补偿安装误差角的方法.通过试验验证了该方法的正确性,结果表明:该方法能实时有效地标定和补偿磁通门传感器与磁传感器阵列之间的安装误差角,安装误差角标定精度在0.2°以内,相同磁场环境下磁传感器阵列输出的正反方向磁感应强度绝对值之差在100 nT以内,比未标定前提升了两个数量级,具有工程应用价值.     

三端式磁通门传感器的数学建模

分析了三端式磁通门传感器的工作原理,建立了其结构的数学模型;对结构模型做了定性的分析,并定量地计算出了灵敏度、磁导率等参数和指标.在此基础之上,比较了不同波形下的灵敏度大小,确定出了最佳的激励波形;验证了数学模型的合理性,并保证在灵敏度最大的条件下得到最佳激励电压和激励频率.     

磁强计阵列测量一致性校正

为了有效解决磁强计阵列由于轴向不一致引起的误差对测量精度造成的影响,搭建由4个磁通门磁强计构成的阵列,利用欧拉旋转矩阵对其进行一致性校正。针对磁强计自身存在的非正交、刻度因子、零偏等误差影响因素,构建九参数校正系数矩阵对磁强计的磁场测量进行非正交补偿校正,得到理想正交的三分量磁场测量值。在此基础上选定测磁阵列中的参考磁强计,对待校正磁强计进行横倾、俯仰、方位3种姿态变换建立欧拉旋转矩阵,构建九参数一致性校正模型。并把参考磁强计与待校正磁强计置于无磁转台上进行实验验证。实验结果表明,经过磁强计测量误差补偿校正后,磁场测量均方根误差在10 nT以内,经过一致性校正后,各轴测量角度误差在0.01°(4.22 nT)以下。说明经过校正后磁强计阵列中不同测量点的磁强计磁场测量值可以很好地投影到基准磁强计的坐标轴上,并且可以正确放映测量点的磁场信息,具有很高的可靠性。     

低功耗耐高压双向线性力马达静态力特性研究

针对电液伺服阀和比例阀电 机械转换器能耗较大的不足,研制了一种低功耗、耐高压双向线性力马达.该力马达基于永磁极化磁通与线圈控制磁通差动控制的工作原理,通过梯形极靴及凹槽等结构设计克服了位移 力特性的非线性,减小了非工作气隙,提高了电磁转换效率.通过建立有限元模型,仿真分析了该力马达在不同激励电流和位置下的磁场分布,探讨了该力马达的位移 力输出特性成因及特性。仿真结果与实验结果吻合,表明该力马达具有正磁弹簧刚度的位移 力特性、良好的线性度、较小的滞环和较低的功耗。     

新型盘式横向磁通电机三维等效磁路研究

横向磁场永磁电机具有低转速、高转矩密度特点,在介绍横向磁通永磁电机发展的基础上,针对电动车轮毂驱动设计一种新型盘式横向磁通电机,通过三维有限元和三维磁网络法分析了磁通磁阻,建立了磁路模型,研究新型盘式电机磁阻对气隙磁密的影响,并对样机气隙磁密分布进行计算,平均气隙磁密与有限元仿真分析结果基本一致。研究表明所提出拓扑结构的合理性和研究方法的正确性。     

再论磁通门磁力仪探头磁场激励波形问题——答杨再朝同志商榷

作者在《用对称三角波作为磁通门探头磁场激励波形的探讨》一文中讨论了用正弦波和三角波分别作为磁通门磁力仪探头线圈的激励波形问题,推导了两种情况下磁场测量的绝对误差和相对误差,最后指出:用对称的三角波激励可以减少测量线圈输出的二次谐波电压的绝对误差和相对误差,而且克服了磁通门磁力仪的测量误差随场强增大而增大的弱点。     

新型横向磁通电机设计及其自定位力分析

横向磁场永磁电机具有低转速、高转矩密度的特点,文章在介绍横向磁通永磁电机的基础上,针对电动汽车轮毂设计了一种新型盘式横向磁通电机,其结构简单,成本低,显著特点在于充分提高了永磁体和轮毂空间的利用率。随后,对样机模型进行了自定位力三维有限元分析,并计算了新型样机的自定位力矩,给出了实验数据,并与有限元仿真结果对比分析,表明该理论研究方法的有效性和样机制作的合理性、正确性,为进行深入研究奠定了基础。     

耐高压双向旋转比例电磁铁的静态力矩特性

针对传统旋转比例电磁铁不具备耐高压能力的不足，设计了一种新型耐高压双向驱动旋转比例电磁铁.永磁体产生的偏置磁通与线圈产生的控制磁通形成差动磁场作用于衔铁转子，使电磁铁输出与控制电流成比例的双向转矩.通过建立二维有限元模型，仿真分析了该旋转比例电磁铁在不同控制电流和转角下的磁场分布，探讨了其双向驱动机理，并结合转角－力矩特性分析了该电磁铁的静态性能.试验结果与仿真结果基本吻合，该比例电磁铁具有正磁弹簧刚度、良好的线性度以及较小的滞环，静态力矩特性的非线性误差小于3％，滞环小于4.5％.     

柏艾斯推出精度优于0.1%的FIx系列闭环电流传感器

正北京柏艾斯科技有限公司推出了基于磁通门技术的FIx系列高精度闭环零磁通电流传感器。FIx系列磁通门电流传感器采用不同于霍尔原理电流传感器的新型结构,完全消除了位置误差,并大幅提高了抗外界干扰的能力,能够应用在更加恶劣的环境中。由于采用了磁通门原理,FIx系列磁通门电流传感器具有超低的温漂和零     

基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

受外界扰动和流速分布的影响,电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题,改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一.本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高,首先在研究权重函数优化原理的基础上,通过分析了正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路;其次,基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型,确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数,并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布,证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势;最后搭建实验平台,进行磁场测试实验和流体测试实验进行验证.磁场测试结果表明,正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063mT左右,总体磁感应强度波动范围在0.11mT以内,说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性;流体测试结果表明,当流量在0.743m/s-2.582m/s时,单点相对示值误差最大仅为0.950%,系统重复性误差在1.034%以下,经过优化后的系统提升了测量精度,对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义.     

基于弱磁效应的管道应力检测技术

应力集中是造成铁磁性金属管道破坏的主要原因，通过应力的有效检测，可对金属管道的使用状态进行预判，有效保障设备的使用安全。利用铁磁材料能量平衡理论，对应力作用下的材料弱磁效应进行了分析；通过基于金属能带理论的仿真软件建立铁磁材料三维仿真模型，计算了拉应力作用下体系的磁效应特征；设计制作基于差动对称结构的微弱磁场检测传感器，通过基于弱磁传感器的应力检测系统对不同类型的管道应力集中状态进行检测，并利用其他应力检测手段对应力集中情况进行了验证。结果表明，弱磁传感器可有效检测管道表面的弱磁场信号；在应力集中区，弱磁场信号表现出剧烈的波动特征；各种检测手段均验证了弱磁应力检测的有效性，弱磁应力检测技术可有效检测由缺陷或变形等导致的管道应力集中。     

静态磁场谐振磁传感器设计

为了解决磁致伸缩/压电复合磁传感器测量静态磁场时需要交变激励磁场以及磁电电压输出低等问题,提出了一种改进结构的磁致伸缩/压电/音叉复合谐振磁传感器,采用COMSOL有限元仿真软件对传感器的应力与应变分布以及音叉的振动模态进行仿真.结果表明,传感器的谐振频率随着磁场强度的增加近似线性递增;在0～1 000 Oe磁场范围内,灵敏度达1. 750 5 Hz/Oe,是改进前的7倍,验证了传感器改进结构的有效性.     

SDMSA双磁致伸缩线性位移传感器标定实验研究

为获得SDMSA型号的双磁环磁致伸缩线性位移传感器位置量与输出电压的特性关系,在自制的传感器标定的实验台上,对位移传感器测杆产生的激励磁场和双磁环产生的偏置磁场与双磁环间的间距的关系进行了研究,建立了双磁环磁致伸缩位移传感器的输出电压模型.在相同偏执磁场的作用下,探究双磁环间距与输出电压的关系,通过实验进行关系推导.得...     

基于磁强计的皮卫星姿态角测量误差

采用三轴磁强计测量地磁场矢量,与轨道演化和国际地磁场参考模型(IGRF)计算获得的地磁场矢量进行比较,获得姿态角度信息的方法适合体积小、重量轻、功耗低的皮卫星应用环境。地磁场矢量实际测量误差和轨道模型演化计算的地磁场矢量误差是皮卫星姿态角测量的两大误差源。通过分析获得磁强计A/D采样、磁传感器误差、温度漂移、铁磁材料等因素导致地磁场矢量实际测量误差为1.74°。皮卫星自身的特点不允许采用复杂的SPG4轨道演化模型,基于Kepler轨道模型和IGRF地磁场模型计算获得的地磁场矢量误差为0.5°。因此,基于三轴磁强计的皮卫星姿态角测量误差为2.24°。     

高频驱动超磁致伸缩致动器的磁场设计与分析

针对超磁致伸缩致动器集中于静态与准静态领域的不足,开发设计出一款用于高频驱动的超磁致伸缩致动器。建立完善用于高精度励磁场的轴线磁场强度、三维空间磁场强度的ANSYS模型,完成励磁场均匀度分析,为高频磁场的设计提供理论基础。     

High precision magnetometer for geomagnetic exploration onboard of the China Seismo-Electromagnetic Satellite

The China Seismo-Electromagnetic Satellite (CSES) is the first platform of China’s earthquake observation system in space and the first satellite of China’s geophysical field detection missions. The high precision magnetometer (HPM), which contains two fluxgate sensors and a coupled dark state magnetometer (CDSM), measures the vector of the Earth’s magnetic field with a bandwidth from DC to 15 Hz. The two fluxgate sensors are in a gradiometer configuration in order to reduce satellite interferences. Additionally, the CDSM sensor measures the scalar value of the magnetic field with higher accuracy and stability. Several data processing and calibration methods have been prepared to get accurate vector magnetic field data. This includes the calibration of each of the three sensors, the absolute vector correction algorithm, the spacecraft magnetic interference elimination and the coordinate transformation method. Also the instrument performances based on ground calibration activities are shown in this article.     

考虑运动加速度干扰的无人机姿态估计算法

为解决动态环境下无人机导航系统姿态估计易受传感器噪声和运动加速度干扰的难题,提出一种考虑运动加速度干扰的无人机姿态估计算法。首先,建立运动加速度估计模型,根据基于卡尔曼滤波的加速度误差模型和由外部传感器提供的速度信息实现对运动加速度的精确估计,利用运动加速度估计模型获得的运动加速度对加速度计的原始值进行修正,降低动态环境下运动加速度对姿态估计的干扰。随后,搭建基于互补滤波的姿态估计模型,利用磁力计信息和修正后加速度信息构建陀螺仪修正量,对陀螺仪原始值进行修正,设计互补滤波器滤除来自加速度计和磁力计的高频噪声和来自陀螺仪的低频噪声,避免传感器噪声信号对姿态估计的干扰。最后,利用无人机试飞过程中采集的传感器信息对该算法进行实验验证。实验结果表明,该算法可以精确估计无人机机动过程中所产生的运动加速度,有效减弱传感器噪声和运动加速度对姿态估计的干扰,该算法显著提高了无人机导航系统在动态环境下姿态估计的精度和抗干扰能力。     

空间光学遥感器反射镜柔性调节结构设计

针对空间光学遥感器圆形反射镜结构刚度高、热尺寸稳定性差的状况,设计了一种温升变形柔性调节结构,旨在保持结构刚度满足力学要求的同时,使反射镜具有良好的热尺寸稳定性.对柔性结构进行了合理的结构设计,对其力学模型及铰链参数进行分析,并对反射镜组件进行有限元仿真.结果表明:在柔性结构的调节作用下,反射镜在力和热两种环境约束工况下,面形PV值均远小于63.2 nm,满足成像质量要求.证明这种柔性调节结构在实际结构设计中是合理可行的.     

汽车悬架性能测试系统的研究与设计

汽车悬架性能测试是机动车安全运行检测中的一个重要项目.本文在建立检测车辆悬架振动力学模型和运动方程的基础上,分析并确定了悬架性能的评价指标.针对汽车悬架测试台的基本结构和受力过程,设计了高精度力传感器和速度传感器输出信号的调理模块.采用工业控制计算机直接采集车轮垂直接地力与激振台面频率,提高了测试系统的精度和实时性.实测证明,该系统完全能够满足汽车悬架性能测试时的动态要求,具有较高的可靠性.