星载感应式空心磁芯磁传感器的研究

优化设计了频率带宽为1 Hz~10 k Hz的空心磁芯感应式磁传感器。首先提出空心结构的磁芯,分析空心磁芯的退磁因数和有效磁导率,并仿真、实测空心磁芯感应线圈的磁通,得出一定壁厚的空心磁芯感应线圈的磁通可以等于相同长径比棒状磁芯感应线圈的磁通。然后分析空心磁芯感应式磁传感器的灵敏度与噪声,通过数学算法优化噪声公式达到要求的噪声指标和较低的重量。为验证理论分析,设计空心磁芯感应式磁传感器,在屏蔽室对空心磁芯感应式磁传感器的性能进行测试,频率高于400 Hz时灵敏度为0.73 V/n T。100 Hz时噪声为0.06 p T/Hz1/2,总重量为80 g。实测的空心磁芯感应式磁传感器的灵敏度与噪声和理论分析一致。空心磁芯感应式磁传感器与THEMIS相比具有噪声低、重量轻的优点,能够满足空间电磁探测的实用条件。     

基于磁通门技术的方位传感器设计

磁通门技术是一种非电量磁测法，它利用由高磁导率、低矫顽力的软磁材料作成的铁芯在激磁作用下，感应线圈出现随环境磁场强度而变的偶次谐波分量电势的特征，然后通过高性能的滤波器测量偶次谐波分量。文中介绍了以磁通门技术为工作原理的方位传感器设计，主要包括磁通门的工作原理、铁芯的热处理工艺、二轴磁通门传感器的结构设计及电路原理。     

双轴磁通门传感器的仿真设计与制备

微型磁通门传感器是一种利用PCB(印刷电路版)技术制作的新型磁通门传感器,磁芯为十字交叉状双轴结构.介绍了传感器磁芯与线圈的组成结构,利用模拟软件Flux3D对传感器进行建模并仿真测试.最终制备的传感器尺寸为58.1mm×57.3mm,测磁范围±60μT,磁敏感度达到0.37mV/μT.仿真结果与试验结果基本相符合,证明了仿真设计与制备工作的可行性.     

高灵敏度感应式磁传感器的研究

大地电磁测深需要较宽频率范围的感应式磁传感器来探测大深度范围,然而,随着频率的降低磁传感器的感应电压也随之降低;高频段由于磁性材料在磁化时存在趋肤效应,导致磁芯的有效面积变小,因此,提高磁芯的有效导磁率以及磁芯材料的有效面积是扩展频带提高传感器灵敏度的主要手段.采用高电阻率叠片磁芯并且在磁芯两侧附加磁通收集器的办法增加有效面积和有效导磁率从而提高传感器的灵敏度.标定结果表明传感器频率范围是0.001 Hz～10 kHz,在频率小于1 Hz的范围内灵敏度为0.24 V/(nT·Hz),频率高于1 Hz时,为0.75 V/nT,能够满足大深度范围探测的需要.     

隧道磁阻电流传感器的设计研究

隧道磁阻(TMR)器件具有灵敏度高、温度漂移小、线性误差小、动态范围宽的优良特性,采用隧道磁阻器件替代传统的霍尔器件、各向异性磁阻(AMR)器件和巨磁阻(GMR)器件可以显著地改善电流测量能力。以提高测量精度、系统小型化为目的,通过综合调整TMR元件尺寸以及聚磁结构位置,设计一种新型Z轴TMR电流传感器,实现采用隧道磁阻(TMR)器件的电流测量。根据初始测量数据进行温度补偿和线性补偿,该电流传感器在0.1～60 A范围内达到了1%的测量精度,在电流测量领域内具有较好的应用前景。     

高温磁通门传感器设计与实现

针对井下智能导钻工程中使用的传统磁通门传感器不耐高温且在尺寸上无法满足井下狭小空间等问题,设计了工作在175℃高温环境下的高性能数字磁通门传感器。该传感器基于二次谐波法设计,采用SM320F28335GBS作为主控芯片,协调控制激励电路、感应电路、反馈电路与温度数据采集电路,联合磁通门探头实现了高温环境下磁场信号的采集与处理。实验测试结果表明：该高温磁通门传感器的量程为±60 000 nT,分辨率为3 nT,线性度为0.03%,与高性能磁通门磁测数据的相关系数为0.927,在175℃高温环境下的磁测数据验证了该数字磁通门样机能够用于高温环境下的磁场测量。     

基于MEMS技术的磁通门传感器制备研究

基于MEMS（Micro Electro-Mechanical Systems）技术的微型磁通门传感器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高、灵敏度高等传统磁通门器件无法比拟的优点。为此对磁通门的原理与结构进行了阐述,并介绍了3种典型磁芯结构微型磁通门传感器的研究现状,指出提高精度、缩小体积、集成化制造、数字化设计、批量化生产是微型磁通门传感器的发展趋势。     

基于ARM的三端式磁通门传感器

传统磁通门传感器受环境变化影响较大,文中设计了一种基于ARM的三端式磁通门传感器.传感器对磁通门信号进行数字化处理,把二次谐波的积分值反馈到磁通门线圈中,最后在计算机上显示磁场大小与方向.软件取代了模拟电路中带通滤波、相敏检波和积分等环节.实验结果表明:设计的三端式磁通门传感器具有较好的稳定性和线性度.     

用于感应式磁传感器低噪声前置放大器的研制

感应式磁传感器是频率域电磁法(FEM)中使用最广泛的磁传感器,通常由感应线圈和前置放大器组成,其中前置放大电路是影响磁感应式磁传感器性能指标的核心因素。为了增加感应式磁传感器探测深度和微弱磁场信号的能力,要求前置放大电路具有宽频带和低噪声等性能。基于磁通负反馈的原理设计并研制了斩波前置放大器,有效抑制了感应线圈的输出噪声,使感应线圈谐振频率两侧具有平坦的幅频特性曲线,拓宽了感应式传感器的响应频带。在屏蔽室内对斩波前置放大器的性能指标进行了测试,其频带范围为0.001Hz~10 k Hz,输入噪声为槡3.75 n V/Hz,为感应式磁传感器在实际中的应用提供了性能保障。     

TMR磁传感器在智能水表中的应用

由于干簧管、霍尔等脉冲发讯装置在计量过程中存在可靠性低、响应速度慢、功耗大等缺点以及市面上的磁阻水表占空比合格率偏低、不可计逆流的问题,设计了 一款基于TMR磁传感器的智能水表,采用双磁钢发讯指针配合两个TMR1208锁存型磁开关传感器的计数方式可达到正反计量的目的,该计量方式具有灵敏度高、计量速度快、功耗低等特点.通...     

磁通负反馈空心线圈传感器特性和噪声研究

时间域空地电磁系统可以实现大深度探测,能够探测金属沉积矿床和地热储层,其接收装置常采用空心线圈传感器,传感器的匹配方式是输出端并联阻尼电阻,该电阻可以有效地抑制线圈的时域振荡,但是增加了传感器的噪声.研制了一种基于磁通负反馈机制的低噪声、大面积空地接收线圈传感器,通过理论分析给出了该方法的实现原理,建立了传统匹配方式和基于磁通负反馈方式的线圈等效模型,并深入分析了2种模型下传感器的幅频特性、带宽及影响空心线圈传感器信噪比的各噪声源,给出了2种方式下使传感器处于临界阻尼状态时系统噪声的仿真结果,将两者在相同带宽下的噪声有效值指标进行对比,证明了基于磁通负反馈方式的接收线圈能够达到与传统方式接收线圈一致的性能.噪声方面,在相同的线圈结构、温度不变(27 ℃)、频率范围为3 dB带宽的情况下,相比传统方式信噪比提高了10.6 dB.最后,采用小线圈传感器等效模型在野外进行了噪声测量,验证了理论的正确性.     

基于磁通门传感器的弱磁场检测方法

为了实现对弱磁场的检测,研究了磁通门传感器原理,建立了磁通门传感器数学模型;采用高磁导率材料钴基非晶合金VITROVAC 6025Z作为磁芯材料设计制作了磁通门传感器,结合DDS(直接频率合成器)激励电路和虚拟仪器构成磁通门磁强计.虚拟仪器上磁场调零功能可实现磁通门磁强计在不同磁场环境下的归零校准,对弱磁场的测量更加精确.经对比实验,选择激励信号频率为10 kHz,激励幅值为5V,此时该系统灵敏度较高.在稳定可控磁场中,利用特斯拉计对系统进行定标,实验结果表明,磁通门磁强计线性度较好,分辨力达μT级.     

基于弹载磁传感器的飞行姿态测量技术

利用弹载传感器对旋转体的飞行姿态进行精确测量一直是一个难题。若利用零交叉时磁传感器输出的相位信息,可提出一种基于磁通门传感器的方位角测量原理和方法,能够对物体相对于地磁场的姿态实现高速度、高分辨率的测量。     

直流叠加脉冲电流波形宽频带电流传感器

提出了一种用于测量直流叠加脉冲电流波形的电流传感器。该传感器由两个磁芯组成,一个工作于磁通门状态,另一个基于罗氏线圈原理。为了将磁通门与罗氏线圈检测技术集成在一起,引入了一个反馈绕组,有效克服了脉冲磁场与直流磁场对磁芯工作状态的影响。基于理论分析制作了样机。实验结果表明,所提出的电流传感器能有效测量直流叠加脉冲电流波形:有效测量频带为340 k Hz,直流分量的测量误差为0.6%;低频段与高频段交点处的测量误差最大,最大测量误差为1.5%。     

双磁芯磁通门式传感器磁对称性的频谱分析方法

双磁芯磁通门式传感器作为消磁电流控制系统中的控制元件,其磁对称性直接影响消磁系统的零场输出误差及控制误差,对此提出了一种双磁芯磁通门式传感器磁对称性的频谱分析方法.该分析方法根据双磁芯磁通门式传感器的工作频率特性,通过对消磁系统控制信号的频谱分析,评估磁传感器的磁对称性能.实验证明,该分析方法能够较准确地评估双磁芯磁通门式传感器的磁对称性能,评估结果能作为消磁系统控制误差的分析依据,具有实用性及可行性.     

微型磁通门传感器的制备与测试研究进展

对微型磁通门传感器的原理与结构进行论述,介绍了平面型和立体型微型磁通门传感器的制备方法,并阐述了A/D转换、Δ-Σ调制和全数字化磁通门传感器测试系统的组成和结构,指出现有测试系统的优缺点和存在问题,并在此基础上分析了微型磁通门传感器的发展趋势.     

三轴磁通门磁梯度仪转向差校正方法研究

三轴磁通门传感器应用广泛,但其自身固有的零偏误差、灵敏度误差以及三轴非正交误差对其磁场测量精度有着较大的影响。针对磁通门梯度仪中磁传感器自身的性能参数和摆放方位不一致问题,提出了转向差的校正方法:分别建立了磁通门传感器误差的自校准和互校准数学模型,并采用神经网络算法和最小二乘算法对模型参数进行求解。仿真和试验结果表明,整个校正过程简单可行,在不需要三轴无磁转台以及恒定磁场标准装置等复杂试验设备情况下,利用磁通门梯度仪在稳定的地磁场环境下采集多组磁场数据,能有效降低磁梯度仪转向差引起的测量误差。     

高频旋转磁特性传感器设计及其应用方法

文中基于两种局部磁通密度测试方法的对比分析,设计一种结合感应线圈法和探针法的复合B-H传感器。提出磁传感器在高频旋转磁特性测试中的应用方法以减小测试误差。提出均匀化测试磁场的方法,并采用有限元法验证其有效性。提出复合B-H传感器的系数矫正方法,并建立考虑电容参数的感应信号测试等效电路分析线圈分布电容的影响。     

超声电视成像测井仪的磁通门传感器设计

在超声电视成像测井仪器中,磁通门传感器用于确定图像的方位.依据仪器的结构特点,设计了圆环形磁通门传感器探头.依据该仪器的磁定位只需反映地磁强度的周期变化的特殊需求,简化了检测电路,提高了高温环境下的稳定性和可靠性.针对不同线圈参数,给出电路的调试与刻度方法.实验结果表明:该传感器在高温环境下稳定工作,输出信号频率稳定,具有很高的实际应用价值.     

基于杂散磁场感知与NBCNN-LSTM-Attention深度回归建模的永磁直线电机气隙磁密测量研究

本文提出一种基于隧道磁阻(TMR)传感器和噪声注入卷积神经网络(NBCNN)、长短期记忆网络(LSTM)、注意力机制动态集成神经网络预测模型(NBCNN-LSTM-Attention)的双边永磁同步直线电机气隙磁密新型非侵入式测量方法。首先，建立直线电机气隙磁场的解析模型和有限元模型作为数据基础，探寻直线电机的外部空间杂散磁场和内部中心气隙磁场存在非线性映射关系。其次，引入TMR传感器测量直线电机外部杂散磁场信号，并对传感器的安装位置进行优化，将内外一维磁密信号进行相似度特征匹配，以获取传感器最优测量位置。然后，将电机外部杂散磁场数据作为输入，内部气隙磁场数据作为输出，建立NBCNN-LSTM-Attention网络的内外磁场高精度映射模型，实现“用外代内”的非侵入式气隙磁密高精密测量。最后，搭建直线电机气隙磁密测量实验平台和高斯计对比测量实验平台，验证了本文所提方法的先进性和优越性。