低成本微惯组/磁强计组合随钻测量系统设计

为解决当前随钻测量仪器中基于地磁定姿方案易受干扰,惯性导航方案成本高、不易小型化等问题,提出了利用微惯组和磁强计进行组合随钻测量的新方法,设计了低成本微惯组/磁强计组合随钻测量系统。根据系统的总体要求,确定了系统组成、测姿方案以及联邦滤波器的架构,完成了硬件和软件算法的设计,并搭建出原理样机。通过试验得出系统的方位角精度为±1°;通过仿真分析得出系统的误差跟踪和隔离效果明显,干扰状态下仍能使方位角误差保持在±1.5°内,倾斜角和工具面角误差保持在0.5°以内,基本满足随钻测量的精度要求。微惯组/磁强计组合随钻测量系统的成功研制为随钻测量仪器的研究提供了一种新思路。     

基于MEMS的姿态测量系统

载体的姿态测量是载体进行预计轨迹运动的基础.姿态测量有多种方式,其中采用磁场传感器测量大地磁场确定航向的方法由于结构简单、体积小、重量轻、启动迅速、成本低等特点,自古至今一直得到应用.本课题在此基础上,利用微机电系统(MEMS)技术,设计了由微机电传感器组合而成的微型方位水平仪,该系统由三轴微加速度计和三轴微磁强计组成.利用大地磁场和重力场在地理坐标系和载体坐标系之间的方向余弦转换进行绝对角度解算得到姿态角.该微型姿态测量系统体积小、重量轻、功耗低、启动快、无长期漂移,可进行全姿态动态连续测量,测角精度为±0.5°(俯仰和滚转)、±0.7°(航向).     

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°。     

单光束小型化全光原子磁强计的设计与热场分析

无自旋交换弛豫（SERF）原子磁强计是一种超高灵敏度磁强计,其小型化的研究对磁强计应用至关重要。其中,光路布局是制约其尺寸与灵敏度的关键因素。设计了一种单光束小型化原子磁强计,该磁强计为圆柱体,底面圆直径为21.2 mm,高为40.5 mm,并对其进行了热仿真实验。实验表明,该设计结构合理,且易于进行多通道测量,在脑磁图、心磁图等生物磁场测量领域具有实际应用价值。     

两轴地磁信号修正的陀螺姿态算法

目前捷联式惯导系统是惯性技术的发展方向,姿态算法是捷联惯导系统算法中的一个重要组成部分,其精度直接影响弹体姿态控制能力,为此文中提出了一种采用三轴MEMS陀螺进行姿态探测,并用两轴地磁信号解算出的滚转角修正陀螺累计误差的方案,仿真分析了地磁陀螺信号组合测姿算法。结果表明:该方案相对于单纯陀螺信号解算姿态角精度高,可用于改善测姿结果。     

矢量传感器的转向差与信号检测

三轴磁强计广泛地用于磁信号检测,但由于转向差的存在限制了它对微弱信号的检测。在分析矢量传感器转向差的基础上,提出一种校正转向差的方法,结果显示该方法能显著地降低转向差,从而改善了对微弱信号的检测能力。     

一种用于非屏蔽SERF态原子磁强计的电流源设计

设计了一种用于非屏蔽SERF态原子磁强计的电流源.利用运算放大器和MOSFET构建基本的电流负反馈V/I转换电路,采用高性能元器件降低输出电流纹波,并通过频率补偿的方法使电路稳定.测试结果表明:在恒负载的条件下,电流源的输出范围为0～500 mA,纹波电流小于30.5μA,对应磁场的稳定性优于10 nT,满足非屏蔽情况下原子磁强计利用磁补偿制备SERF态的要求.     

基于磁强计和陀螺仪的姿态参数测试系统的设计

本文设计了一种基于磁强计和陀螺仪的姿态参数测试系统,设计了测试系统的总体框架,硬件电路和壳体,选择了合适的陀螺仪和磁强计,具有体积小,功耗低,稳定性高,抗干扰性强的优点。通过实验表明,测试系统可以对飞行体的进行姿态测试。     

三轴磁强计正交误差分析与校正

对三轴磁强计中由于三轴间不正交和灵敏度不一致所引起的测量误差进行了详细分析和理论计算,在此基础上,提出了三轴磁强计的正交变换,灵敏度一致性校正及消除零点漂移的方法并进行了实验验证。试验结果表明,文中给出的方法至少可以把三轴磁强计正交度误差校正到0.05°以下,同时灵敏度一致性误差校正到0.05%以下。     

一种新型实用的小型振动样品磁强调的研制

文章介绍了一种新型实用的小型振动样品磁强计（VSM），该磁强计主要用来测量软磁或饱和磁化强度较小（＜1．0T）磁性材料微量样品（＜100mg)的磁滞回线。本磁强计利用高质量扬声器对样品进行激振，磁场对振动样品进行磁化，同时利用计算机及数据采集卡实时采集相关信号，并绘出磁性材料的磁滞回线，使用结果表明，在无特殊实验条件要求的情况下，实验结果和昂贵的超导磁强计相同。