电磁定位系统中发射线圈半径优化设计

电磁定位系统中通常以多匝线圈来作为发射装置,以磁偶极子定位模型为基础来实现电磁定位技术.然而传统计算电磁定位的方式,只是将多匝线圈的半径简单归一化为一常数r,而忽视了线圈与线圈之间的差异性.对多匝发射线圈建立起多磁偶板子模型,并利用该模型来修正传统计算公式中多匝发射线圈的半径.仿真实验计算多匝线圈的磁感应强度表明,在环数一定的情况下,随着层数的增加,优化后的效果越明显,对计算接收线圈的感应电动势更为准确.     

磁流变抛光超光滑光学表面

研究了利用初始粘度达到0.5Pa·s、具有相对大范围稳定性的标准磁流变抛光液,并结合设计独特的公自转组合运动永磁抛光轮进行了试验,对抛光过程中的主要参量包括抛光轮与工件之间间隙、抛光轮与工件之间相对运动速度、氧化铈浓度及抛光时间对材料去除特性的影响进行了研究.磁流变抛光对工件(K9玻璃)表面粗糙度提高效果的抛光试验结果证明,该套系统具有良好的抛光特性,抛光28min后工件表面粗糙度由最初的10.98nm收敛到0.6315nm,获得了超光滑量级的抛光表面.     

离子型磁性液体中纳米微粒间相互作用研究

用磁偶板子硬球模型对磁性液体中磁性纳米微粒间相互作用进行了研究。分析表明,微粒间存在着静电排斥、静磁吸引和VanderWaals吸引三种相互作用,无外场时静磁作用非常微弱,可以忽略,静电排斥力作用距离远,起抗团聚作用,Vander Waals作用距离短,是引起团聚主要原因。为确保磁性液体稳定性,制备的离子型磁性液体体积分数应小于5％。     

基于磁梯度张量与Levenberg-Marquardt优化的磁矩计算方法

针对目前磁矩计算方法中出现的对磁性目标出厂参数精度要求较高且计算繁琐、受地磁场影响较大、反演精度较差等问题,提出了一种基于磁梯度张量概念与Levenberg-Marquardt优化算法结合的磁矩计算方法。该方法采用磁梯度张量概念消除了地磁背景场的干扰,使用Levenberg-Marquardt算法优化解算过程,消除了反演过程中出现的奇异点。对新方法进行地磁背景场、测量系统位置、环境噪声等影响因素的验证仿真,并实验验证该方法的可操作性。仿真与实验证明,相比于以往方法,新方法的磁矩反演精度有大幅度的提高,抗噪声能力更强,具有更高的鲁棒性。     

一种新的磁偶极子反演定位方法研究

针对目前报导的磁定位算法存在多解、计算速度慢等问题,本文根据水下目标磁场的远场分布特征,提出了一种新的磁偶极子反演定位方法,并建立了目标磁场分布的定位模型,同时提出了双标量磁探仪探测定位方法,完成了水下目标磁异常定位仿真计算.仿真结果表明,定位误差在30 m以内的概率达到了96 ％,定位误差在60 m以内的概率达到了100％,当目标处于不同方位时的定位结果均满足要求.该方法克服了现有算法的缺点,定位结果更为准确,可以满足水下目标准确定位的要求,具有较强的实际应用价值.     

为什么用磁偶极子模型而非磁畴模型研究磁性检测原理

磁偶极子是研究物质磁性时最初由磁荷假说引入的一个基本模型，随着物理学的发展人们逐渐认为“它不太符合磁介质的微观本质，因而被有的人戏称为“科学上的老古董”，甚至有人认为今天还用磁偶极子模型是个错误，更有人提出疑问，为什么不用磁畴模型而用磁偶极子模型来研究磁性无损检测原理。为讲清其缘由，作者提出以下看法。     

磁偶极子跟踪的渐进贝叶斯滤波方法

提出一种新的非线性滤波器应用于磁偶极子目标跟踪问题.建立了跟踪问题的状态空间模型, 在此基础上, 从高斯矩近似误差的角度分析了现有卡尔曼滤波更新在磁偶极子跟踪中的问题.对此, 将贝叶斯更新过程等效为求解连续时间上的渐进贝叶斯问题, 在线性高斯条件下推导了其解析解, 表明渐进贝叶斯更新可等效为定常系统的Kalman-Bucy滤波器; 进一步采用一阶Taylor展开得到非线性近似解表达式, 导出一种渐进贝叶斯滤波器, 从理论上分析了与现有方法的异同.仿真与实测磁目标跟踪试验结果表明, 渐进贝叶斯滤波器具有良好的精度和收敛性, 能够有效抑制磁目标跟踪中由于大初始误差导致的性能下降和滤波发散, 且计算效率与扩展卡尔曼滤波器相当, 适于实际应用.     

基于自发漏磁的RC梁内钢筋锈蚀宽度检测

为研究锈蚀钢筋自发漏磁效应在锈蚀区域产生的磁信号特征,推动桥梁钢筋锈蚀缺陷检测技术发展,以二维梯形磁偶极子模型为理论依据,将自发漏磁技术应用于钢筋锈蚀宽度检测。在数值分析磁偶极子模型的基础上,分别完成了对8根裸筋和10片混凝土梁的加速锈蚀、扫描及破坏试验。分析得到沿钢筋纵向的磁感应强度Bx-x曲线图和相邻提离高度漏磁信号曲线交点间距Di-yi曲线图,以提离高度为零时的线性拟合值D0作为判据,提出了基于二维梯形磁偶极子模型的钢筋锈蚀区域宽度检测方法。数值分析以及裸筋和梁内锈蚀试验结果表明：根据提离高度为零时的线性拟合值D0可消除实际工程中混凝土梁的保护层厚度对提离高度的限制,提高定量判断钢筋锈蚀区域宽度的精度。     

圆极化磁偶极子天线设计

提出了一种工作在GPS频段的圆极化磁偶极子天线,该天线由两对相互正交的磁偶极子天线组成,具有低轮廓、可嵌入的优点。由于天线四周短路接地,形成了一个封闭且稳定的盒子,使天线对周围环境不敏感。通过电磁仿真优化,制作了天线样机,测试结果表明,反射系数＜-10 dB的带宽为6.5%,轴比＜3 dB带宽为2.61%。该天线可作为机载GPS天线使用。     

平面电磁定位跟踪系统

通电线圈常被用作电磁定位装置收发器,应用在移动目标或机器人的实时位置跟踪任务中。系统的激励线圈磁场分布模型、信号发生提取电路和定位算法软件都影响系统定位的精度。本文采用磁偶极子模型,针对平面移动目标跟踪定位的特殊情况,设计基于嵌入式系统ARM(STM32)的大范围平面运动的定位系统。系统采用单发射线圈三接收线圈方案,及一种解析法求解目标位置的算法,可以定位离信号源数米范围内的移动目标。从仿真与实验中验证其可以很好的求解平面一类移动目标位置,平均误差在10 cm内。系统的定位精度满足大部分定位需要。