磁梯度张量在磁体测距中的应用研究

磁测距技术具有全方向定位、对环境依赖低等优点,拥有广阔的应用空间.传统的磁测距技术以磁场总量测量为主,但计算量大,定位实时性差.针对这一不足,在磁偶极子模型的基础上建立了磁梯度张量测距模型.通过欧拉反褶积法理论推导出磁梯度张量定位的距离公式,根据该公式确立了5传感器测距模型,并以霍尼韦尔5883L微型磁阻传感器为核心设计、制作了磁梯度张量测距仪.经过实验验证,该测距仪具有短程测距的功能,可以有效测量1m内目标磁体距离.该结果表明,利用磁梯度张量测量距离的方法是行之有效的,且具有较高的精度.     

云闪定位算法及误差分析

为了降低云闪对空间飞行器的危害,同时能够更全面地研究雷暴活动,并为地闪的探测预警提供技术支持,开展云闪定位方法的研究具有重要的价值。本文根据现场云闪探测仪采集到的VHF辐射源入射方向信息和达到探测站的时间差信息,结合无线电测向时差定位技术,研究了VHF云闪的四站定位算法及其误差精度分析。在对该算法和误差精度进行matlab仿真的基础上,得到了不同布站方式和基线距离情况下定位误差分布图,为探测站的布站选址提供了理论支撑。     

电磁法探测地下金属管线的理论及误差分析

从使用电磁法探测地下金属管线的理论出发,针对使用不同方向天线的测试方法,分析了磁场分布特点和峰值法、反峰值法的定位误差,对旁线干扰、信噪比低等情况下的定位效果进行了仿真,总结了各种测试方法的适用性,为电磁法在地下金属管线实际探测中的具体应用提出了一些指导性的建议。     

基于磁探测技术的高压直流输电线路状态评估

为获得输电线路实时运行状态,提出了一种基于磁探测技术的高压输电线路状态评估方法,通过探测点安装的磁传感器探测到的磁场,反映输电线路此刻的状态。当高压输电线路发生形变、摆动等变化时,引起探测点磁场变化,通过磁场变化可以对线路状态进行评估。     

牵引电机矢量控制转子磁场准确定向实时校正策略

磁场准确定向是异步电机间接磁场定向控制技术实现转矩和励磁独立解耦控制的关键,磁场准确定向对电机转子时间常数具有很强的敏感性。文中对转子磁场定向不准引起的电机励磁和定子电压控制问题进行了推导和讨论,分析了改进型带幅值相位补偿的电压模型转子磁链观测器实现机理。本文将其他影响磁场准确定向的因素都归结到转子时间常数中予以考虑,提出了基于观测转子q轴磁链误差的实用化转子磁链准确定向实时校正策略,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和磁场准确定向校正策略的有效性。     

新的综合雷电定位系统的误差计算

讨论了时差和方向综合雷电定位系统的精度估算问题 ,包括点位中误差、误差椭圆、观测值中误差 ,以及误差等值线等。对雷电定位探测网的设计和工程应用具有重要价值。     

基于椭圆假设的数字磁罗盘误差补偿方法

数字磁罗盘误差的补偿方法很多,从数字磁罗盘的自差分析出发,提出了一种基于椭圆假设的补偿方法,并通过实验检验了数字磁罗盘自差补偿方法的效果。实验结果表明,该算法可以有效修正环境磁场误差,在未补偿前,数字式磁罗盘航向角的最大误差达到6.2°;经过校正后,航向角的最大剩余误差为1.3°,误差减小率达到79%。     

磁流体中磁场诱发的气泡偶极子对偏转效应

在以磁流体为介质的气泡上升可视化实验中,首次观察到两两组合而成的气泡对在磁场作用下会发生偏转,最终其中心连线会与磁场方向平行。为解释这一现象,将气泡简化为具有一定等效磁矩的磁偶极子,针对填充磁流体的Hele-Shaw单元中的气泡,求解麦克斯韦方程获得二维等效磁矩计算公式,进而推导出磁场引发气泡之间的相互作用力表达式。相互作用力可分解为径向分量和切向分量,分析后发现切向分量对气泡对运动的影响符合实验中观察到的偏转现象。气泡本身不具有磁性,在磁场作用下也不会被磁化,但是气泡的存在会改变其周围的磁场分布形成"磁穴",从而会诱导出对附近其他气泡的等效磁力。气泡之间的相互作用力根据其相对位置不同而使气泡对之间发生相互吸引或排斥(临界角度为55°或135°),并使气泡对中心连线趋于磁场方向偏转。     

基于改进多平台定位原理的变压器局放超声定位研究

针对传统的变压器局放定位方法误差大的问题,提出了基于改进多平台定位原理的定位方法。测向线在定位计算中的权重值与测向平台和局放源之间的距离成反比,建立空间某一点到各条测向线距离与权重值乘积之和的函数,函数最小值对应的点即为局放源的空间位置。通过模拟实验测得阵列中不同传感器接收到的超声信号峰值的平均值随局放源与测向平台之间距离的变化曲线,在求得超声信号峰值平均值的前提下,根据对应的变化曲线即可求得测向平台与局放源之间的距离,在此基础上采用改进多平台定位方法即可求得局放源的空间坐标。     

基于RBF网络的数控直线电机进给定位精度研究

文章研究了数控直线电机工作台的误差测量、建模及补偿技术。分析了定位平台的误差来源,采用激光干涉仪测量工作台的定位误差,用RBF算法建立神经网络误差模型,根据误差校正值进行误差实时补偿实验。仿真和实验结果表明:经过样本训练的神经网络模型对工作台的误差具有良好的学习能力和泛化能力,工作台定位精度显著提高,并且较好地解决了随机误差对系统的影响。     

可穿戴的实时检测走姿矫正仪设计

在走姿矫正导航精度优化问题的研究中,针对当前姿态解算技术的精度不足,设计了一款在Linux环境下嵌入式走姿矫正设计方案,基于先验的位置磁矩迭代修正方程系数的方法,建立迭代误差指标函数及迭代公式,并进行了数值仿真实验。为实现姿态解算中姿态角实时检测,提出将传感器采集到的加速度、角速度以及磁场强度数据进行融合,利用三轴加速度传感器和磁力计的向量偏差来对姿态解算过程中积分累计误差进行修正。最后传感器将数据结果分别通过ZigBee和蓝牙协议将其传输到电脑端或手机APP客户端显示,以达到走姿检测和矫正的目的。实测结果表明,这种方案使得走姿矫正的精度准确度更高,实时检测性能更强。     

基于改进果蝇优化算法的雷电定位研究

定位精度是评价雷电定位系统的重要指标之一,而定位算法直接关系到探测结果的精度。针对椭球面定位传统迭代算法易于发散等缺点,引入改进果蝇优化算法(MFOA)到雷电定位计算。文中给出了果蝇优化算法(FOA)的改进方法并利用MFOA进行雷电定位——通过不断缩小雷击点与探测点之间的距离误差,最终获得雷击点坐标。文章对MFOA进行仿真验证,并利用其进行雷击定位计算。结果表明:MFOA克服了传统定位算法易于发散及FOA易陷入局部极值等问题,收敛速度更快;通过MFOA求出的雷击点与实际雷击点相距362.4 m,满足雷电定位误差,验证了该方法的有效性,为雷电定位计算提供了一种新算法。     

霍尔转子位置预估方法及其误差校正

为提高转子位置检测精度,基于三相对称型开关霍尔传感器,设计了霍尔转子位置预估方法。首先,分析了霍尔位置估算方法的原理误差和霍尔安装偏差引起的固有误差。然后,针对直接校正法和线性校正法的不足,提出一种霍尔扇区初始位置校正法,对霍尔位置估算误差进行了校正。仿真和实验结果表明采用三相对称型霍尔传感器进行转子位置检测,利用误差校正算法之后,可以得到较好的位置精度,性价比高,可以应用于对成本要求苛刻的电机控制场合。     

通用行波测距修正方法

由于故障点发生的位置随机,当采样间隔对应的距离与实际故障距离不满足整数倍关系时,将出现截断误差。为此,分析截断误差的生成机制,并提出了相应的修正方法。以双回线双端行波测距算法为例,基于信号模极大值确定电流行波信号到达母线的时间。在较低的采样率条件下,利用简单求导方法即可将定位误差限制在一个采样间隔内,该修正方法能大大提高测距精度。当采样率很高时,如果前置的波头定位算法能将误差定位在一个采样间隔内时,本修正算法依然有效。大量的仿真结果验证了修正方法的有效性和可行性。     

面向矿井动目标的 PSO-SVR 模型与 UWB Chan 优化距离指纹融合定位方法

针对目前井下人员、车辆、设备等移动目标位置精确管理存在的不足,本文对面向矿井动目标的定位算法与指纹定位模 型进行研究。 设计出一种基于改进粒子群优化 SVR 模型与 Chan 优化距离指纹匹配融合定位方法。 首先,构建一种基于 STM32 ARM 主控制器和 DWM1000 的超宽带(UWB)核心节点模型,通过双边双向测距和飞行时间法(TOF)对传输距离数据进 行计算。 在此基础上,通过依次在特定点采集距离指纹,基于改进的 PSO-SVR 模型进行移动目标路线拟合,预测目标的移动路 径。 再将其与 Chan 指纹进行结合,拓展出优化距离指纹融合定位方法。 实验结果表明,本文提出的指纹优化匹配融合定位方 法能够较好地预测出移动路径,最大误差不超过 20 cm,平均误差不超过 1 cm。 本文研究对矿井智能化建设及安全生产具有重 要意义。     

Development of a fault locator for a branch line

Formerly, only pulse radar and the Murray loop bridge could be utilized in a cable fault location method that is applicable to branch lines. Those methods need a terminal connection at the far end. Therefore, it is difficult in fault location involving branch lines. Pulse radar is applicable only for high‐resistance ground faults and the Murray loop bridge is applicable only for low‐resistance ground faults. We have developed current‐detection pulse radar and tested it. In high‐resistance ground fault location, the measured result includes discharge delay error. Therefore, we have proposed an error correction method and confirmed it. In addition, we have designed a new cable fault location method of pulse radar and tested it. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 134(2): 19–28, 2001     

基于磁偶极子模型的材料缺陷漏磁检测正演问题的单元积分计算方法

在基于磁偶极子解析模型的漏磁检测正演问题中,已有文献关于磁荷在缺陷壁上均匀分布的假设不成立。磁化后的缺陷材料相当于磁媒质,考虑到材料的非线性,磁荷在整个缺陷材料内及缺陷壁上非均匀分布。所以,该文从磁化后整个缺陷材料区域中磁化强度的分布出发,将单位体积内的磁偶极矩的矢量和等效为一个磁偶极矩,并作为磁场源点。从磁偶极子模型出发,推导出任意单元的磁媒质在场点处产生的磁场的积分公式,将整个缺陷材料的积分问题转换为对若干单元进行积分后的叠加。对于任一单元的积分问题,采用数值积分方法求解,并将该方法扩展到整个源区单元,最终整理得到任一场点处磁场的计算方程。通过COMSOL多物理场仿真软件搭建缺陷材料的漏磁场仿真模型,将仿真结果与计算结果进行对比分析,验证该方法的有效性。     

基于幅值特征和Hausdorff距离的配电网故障定位方法

为了消除单相接地故障下配电网区段定位受系统中性点接地方式、不同过渡电阻以及线性相关法定位盲区等因素对定位准确性的影响,提出一种幅值特征下基于Hausdorff距离算法的故障区段定位方法。首先,分析了零序电流暂态分量故障特征,明确健全区段、故障区段两端零序电流暂态分量幅值特征的关系。其次,引入Hausdorff距离算法,测算馈线区段两端零序电流暂态分量幅值特征匹配度,进一步通过与设定阈值的比较,可以有效区分出故障区段。仿真验证结果表明,所提方法无定位盲区,在不同系统接地方式、不同接地过渡电阻下均能够准确定位故障区段。     

基于调制电磁脉冲场的主动电磁探测研究

在车辆检测中,主动电磁探测因其性能受环境干扰影响小而越来越受重视。但是主动电磁探测常采用连续波工作,车辆的反射信号与直耦信号叠加在一起,使得检测算法非常复杂。为了大幅度简化检测算法,提出了一种调制电磁脉冲场方法。本系统包括一个磁偶极子发射天线和一个接收线圈,发射天线持续地辐射经正弦信号调制的且极性周期性改变的脉冲信号,这样就产生了一个具有低频成分的发射电磁场。如果目标存在,在接收电磁场的脉冲间隔内,就会出现目标的涡流二次场。连续地在接收电磁场的脉冲间隔内采样并做谱,如果出现此低频成分,则表示目标存在。     

漏磁检测的混合正则化反演方法研究

漏磁检测作为无损检测的主要方法之一已得到了广泛关注和应用。漏磁检测对缺陷的识别问题属于电磁场计算的反问题,因其不适定性难以直接求解,因此目前对于漏磁检测方法的研究和应用大部分都避免了对反问题直接求解,而是采用搜索匹配式的方法。本文尝试使用混合正则化LSQR-Tikhonov的方法对基于磁偶极子单元积分模型的漏磁检测反演问题进行处理,对LSQR方法添加Tikhonov正则化来获得更多的主奇异值信息减小误差,通过混合正则化得到的近似解较为逼近真实值,得到的二维反演结果也可以判断出缺陷的位置和形状,通过仿真及实验验证了算法的准确性。