用对称三角波作为磁通门探头磁场激励波形的探讨

本文对磁饱和式磁力仪探头的灵敏元件提出了一种新的激励方法。用对称的三角波激励可以减小测量线圈输出的二次谐波电压的绝对误差和相对误差,而且克服了磁饱和磁力仪的测量误差随场强增加而高速增大这一弱点。     

对称三角波激励磁通门仪器探头磁场比谐波激励好吗?——与王本吉同志商榷

本文从探头灵敏元件的磁化曲线具有非线性对称饱和的特性出发,讨论了用谐波和对称三角波激励探头时对测量结果的影响。最后得出谐波激励比对称三角波激励效果好的结论。     

无线输电系统中耦合线圈对传输效率的影响

为了研究低频激励源无线输电系统中耦合线圈对传输效率的影响,采用双软件联合仿真方法,给出了电磁耦合线圈不同放置模式情况下的磁场分布以及系统效率、激励源波形与电磁耦合线圈之间的距离关系图.结果显示,无论线圈相对位置如何分布,正弦波和三角波激励源的系统传输效率与线圈位置布置关系较小,且两者传输效率相近,方波激励源下系统传输效...     

提高高温超导磁力仪动态范围的补偿方法

针对高温超导磁力仪动态范围小,在无屏蔽环境下难以正常锁定的问题,提出一种提高其动态范围的补偿方法。采用分档补偿的思想,利用补偿线圈在仪器探头处产生补偿磁场以抵消外界大部分待测磁场,使得抵消后剩余的磁场始终保持在磁力仪动态范围之内,将抵消的磁场值与磁力仪测量值进行运算处理得到待测磁场值。测试结果表明,该方法可在不降低灵敏度的前提下大幅度提高高温超导磁力仪的动态范围,使其在干扰和磁场变化大的无屏蔽环境下也能正常锁定工作,满足地球物理磁法勘探工作的要求。     

微型磁通门传感器的激励仿真设计

微型磁通门传感器因具有功耗低、灵敏度高、分辨率高、结构简单和成本低等特点,被广泛应用于地球物理勘探、地磁导航、太空环境监测、医学诊疗等弱磁场测量领域。而对于该传感器,激励效果的好坏直接决定整套系统的性能,因而有必要为激励模块建立准确的仿真模型。基于法拉第电磁感应定律对双铁芯磁芯结构进行数学建模,并给出正弦波激励下电压、磁场量等物理量的波形。依据中国科学院地质与地球物理研究所研制的磁通门磁强计KDM-01的结构参数构建激励模块的仿真模型,得到的仿真结果与测试结果基本一致。并将该模型应用于设计的磁强计中,测试数据与标准磁强计非常近似。两者证明了所建立的数值模型的有效性和准确性。     

涡流涂层测厚的仿真分析与实验研究

使用COMSOL仿真分析软件,对金属基体非金属涂层厚度进行仿真分析。建立绕线线圈与被测金属板等效电路理论模型,仿真分析不同激励频率与不同提离距离时测量探头两端信号的变化情况,并提取信号峰值作为特征值,分析其与提离距离的对应关系。仿真发现,在激励信号、环境参数一定的情况下,激励频率越大,线圈探头两端信号电压幅值越大;在激励频率一定时,线圈探头电压随提离距离的增大而减小。实验验证,仿真与实验结论一致。     

矩形波激励下磁芯损耗测量中绕组损耗的测量

直流法通过逆变电路将直流电压转变为施加到被测磁件上的交流电压,测量直流输入的有功功率获取磁芯损耗,因此,能精确地测量不同的占空比矩形波激励下磁件损耗。为了能够精确地获得磁件损耗里的磁芯损耗,引入辅助空心电感与副边短路的磁件串联作为负载测量磁件的绕组损耗。建立了实验装置,且用傅立叶展开计算绕组损耗进行验证,最大相对误差为12.91%,其最大绝对误差为7.480 2 mW,验证了该法能够精确地测量矩形波激励下磁件损耗中的绕组损耗。     

直升机时间域航空电磁法补偿线圈

针对直升机时间域航空电磁法接收信号动态范围过大的问题,一般采用同心补偿线圈减弱一次感应磁场的方法.通过建立同心补偿系统磁场分布模型,利用积分方程和非线性回归的方法对地下发射磁通进行了分析,结合补偿线圈对发射磁矩的影响,得出增大补偿线圈会减弱对地下目标体的探测能力;通过分析发射线圈平面下方的纵向磁场,得出增大补偿线圈会降低接收信号的动态范围同时会减弱近区效应.因此,补偿线圈的大小需根据接收线圈、数据采集系统精度以及飞机的飞行高度等因素进行选取.     

高温射频超导量子干涉器探头的研制

超导量子干涉器是目前磁测灵敏度最高的传感器,在地球物理勘查上,可用来探测地磁异常或作为电磁法的接收探头进行深部金属矿、油气资源的勘查。本文设计制作了一种高温射频超导量子干涉器(HTc rf SQUID)探头,该探头由射频超导量子干涉器件(衬底台阶结)、介质谐振器、发射接收线圈几部分封装组成,液氮温度下该探头的磁通白噪声为3.1×10-5Φo/Hz,磁场灵敏度为133fT/Hz。该探头使用方便,性能稳定,冷热循环性能良好。     

波形产生与测频模块的应用设计

基于89C52单片机,采用直接数字合成DDS芯片AD9833设计了一个兼有频率测量功能的波形产生模块,可产生正弦波、三角波、脉冲波,输出波形频率为0.1 Hz~10MHz,测量频率范围为0.1 Hz~20MHz.测量中能自动切换频率量程,具有低失真输出波形和高测频精度.该模块可作为虚拟仪器的波形产生与测频部件,也可以构成独立的兼有频率测量功能的信号发生器或作为现有的单片机实验系统的波形产生与测频附件.     

石油钻进中平行水平井垂直距离测定方法研究

针对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)中注气井和产油井垂直距离的测距问题,提出了通过磁通门感应旋转磁信标中产生的交变磁场来进行垂直距离测距.并利用磁通门三轴感应输出值来计算2井眼之间的垂直距离,使注汽井和产油井的井眼轨迹保持在一定的范围内.由于钻具铁磁性材料会对距离测量产生误差,用当地磁场来对干扰磁场进行距离测量的校正,实验测量表明,该校正方法能在磁性材料干扰的环境下获得准确的垂直距离,具有简单、有效、实用的特征.     

基于VC++的虚拟声卡示波器设计

声卡作为一个输入输出设备,除了能播放声音,还可以用作波形显示的采集端和信号发生器直接产生方波、正弦波和三角波,因而在测量和控制上有着广泛的应用前景。介绍了用VC 实现声卡示波器的方法,并给出了关键行代码。     

磁力轴承旋转电磁场的有限元计算及分析

建立了磁力轴承旋转电磁场的二维有限元模型并进行求解,对不同转速和线圈电流条件下的磁力线分布以及气隙磁通密度进行了分析。结果表明:在NNSS型磁极布置形式中,转子旋转时,涡流场引起磁力线变形,导致一对磁极内的磁力线非对称分布,一极增磁,一极退磁,并在磁极对之间产生较强的磁耦合;当转子旋转时,气隙磁通密度同时受到线圈电流激励的主磁场和转子转速的影响。     

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.     

光源振动实现激光自混合干涉外腔调制

从外腔长度高频调制的自混合干涉信号解调出外腔反射面低频振动信号的波形。为了实现外腔长度相对外腔反射面振动的高频调制,提出一个激光源振动方案,将激光二极管模块安装在长约23 mm,直径约13 mm的电磁激励振子上,用正弦信号激励电磁振子驱动激光源做振幅约四分之一波长,频率约7 kHz的正弦振动。采用傅里叶变换相位解包裹方法和数字信号处理从自混合干涉信号中解调出正弦波、三角波和方波激励外腔反射面振动的信号波形,最小可分辨振幅约0.02波长的振动波形。正弦振动的激光源的光束强度或偏振方向不随调制信号变化,优于外腔中插入相位调制器件的方法。实验测量表明,激光源正弦振动可以实现激光自混合干涉的外腔调制。     

均匀梯度磁场的研究

从分析单个圆线圈磁场特点出发,探讨利用圆线圈产生均匀梯度磁场的原理和方法,给出一种圆线圈装置的设计,并对磁场梯度均匀性进行数值估计.数值计算表明这种设计得到的磁场梯度均匀性相对误差高于位置偏移的二次方以上.     

基于ANSYS的真空灭弧室磁场分析

利用ANSYS软件对真空灭弧室触头间的纵磁场进行分析,探讨了触头线圈截面尺寸对磁场强度的影响以及动触头与静触头之间的磁场分布情况．分析了磁通分布及电弧在磁场中的受力情况．     

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。     

多棒结构磁致伸缩换能器的磁场研究

基于换能器的不同应用背景,设计了2台换能器样机,分别为应用于高频的双棒结构换能器样机和应用于微米级抛光的四棒结构换能器样机。基于Maxwell方程组,应用有限元方法对两台多棒结构换能器样机进行了磁场分析,确定了最佳磁路结构。研究发现,在6 000 Hz频率和2 A励磁电流下,驱动线圈串联的双棒结构换能器的平均磁通密度为0.879 T。与其他磁路结构相比,它的磁通密度更高且更均匀,适用于高频换能器。对四棒结构换能器进行不同激励条件下的磁场分析,结果可知A棒和C棒的磁通密度相位相差180°,B棒和D棒的磁通密度相位也相差180°,磁通密度峰值均为0.45 T。4个磁致伸缩材料棒之间形成闭合回路,漏磁较小,具有三维位移输出,此磁路结构适用于微米级抛光的换能器。     

血流脉搏波在动脉内传播的在体实验研究

对身体状况不同的三条狗的胸主动脉和颈动脉的脉搏波传播特性进行了实验研究。实验中,采用日本进口的多道生理记录仪的压力传感器和电磁血流计的流量探头来同时测量,通过测量动脉两端的压力波形来评估压力脉搏波在动脉内的传播特性。测量结果表明,主动脉的脉搏波传播的一般规律是基本上相同的,但三条狗主动脉的压力和流量波形是有重大的差别。同一条狗的颈动脉脉波搏之压力和流量波形与主动脉的压力和流量波形是密切相关的,这些结果对生物医学工程和临床应用是很有意义的。