一种新型非晶态合金磁场传感器的设计与优化􀀁

本文介绍了一种新型的非晶态合金磁场传感器的设计与优化。此传感器基于脉冲感应原理，采用双线并绕反向串联的双线圈结构，并通过加入负反馈线圈和偏磁线圈来改善传感器的特性，使其线性度、灵敏度和动态范围都有了较大的提高，在磁场检测领域具有一定的实用价值。     

高能脉冲磁场测量仪的设计

对磁场的各项参数的测量是电磁场研究中的重要一环,常见磁场测量仪器可完成直流磁场测量,但这些产品无法测量交流磁场,无法准确获知交流磁场各项参数。如今的交流磁场测量通常不单独形成产品,而是与直流测量共同构成交直流高斯计。然而大多数交直流高斯计只能简单测量其平均值,所以研究脉冲磁场的测量与处理具有重要的理论意义和使用价值。本设计中高能脉冲磁场测量仪能够用于对静态、高能脉冲、高频交变磁场的多参数测量,包括数据采集、程控放大、触发模块、数据处理、人机交互、电源等电路模块以及上位机处理软件等。本设计中使用FPGA作为高速数据采集的控制核心、使ARM处理采集所得的数据,键盘和液晶作为人机交换部分的输入与输出。     

不规则直流线圈磁场的计算方法研究

将不规则直流线圈等效为若干段载流直导线的组合,通过坐标变换和磁场变换计算出单根载流直导线的磁场,进而叠加求和得到整个不规则直流线圈的磁场.计算示例表明,该方法计算不规则直流线圈的磁场简单易行,可用于实际工程中线圈磁场的计算.     

质子磁场传感器类方形线圈结构参数设计

为提高质子磁场传感器输出信号幅度和信噪比,论文提出了一种针对质子磁场传感器的类方形电感线圈结构。在传感器腔体内径限定的约束条件下,以感应电动势幅值最大化为目标,对类方型线圈和圆形线圈的结构参数进行优化设计,计算线圈尺寸参数;根据计算结果,利用COMSOL软件建立线圈等效仿真模型,得到线圈内部磁场参数,结合实际制作的线圈电感量,理论计算得出类方形线圈接受的感应信号幅度比圆形线圈高1.59倍的结论;对比实验结果表明类方形线圈感应信号的幅度是圆形线圈的1.43倍,且感应信号的信噪比提高了3.1dB。     

脉冲磁场发生器自动校准技术研究

针对脉冲磁场发生器校准规范缺失的现状,依据有关国家和国际标准,对脉冲磁场发生器自动校准技术进行了系统研究。提出了需要校准的三类参数,对每类参数给出了校准方法及线路,设计了自动校准系统,以提高校准质量和效率。这些工作为规范该设备的校准及下一步编写校准规范奠定了技术基础。     

非均匀磁场电磁流量计磁场的计算与分析

在非均匀磁场电磁流量计原理的基础上,利用matlab解出了励磁线圈的截面形状,并通过ANSYS对励磁线圈的磁场进行仿真,结果表明所求解的励磁线圈所产生的磁场符合非均匀电磁流量计的要求。     

基于矩形线圈水平分量磁场分析的脉冲漏磁检测研究

针对铁磁性材料金属的缺陷检测,提出了一种基于矩形线圈水平分量磁场分析的检测方法.在涡流和漏磁理论基础上,建立了矩形激励线圈检测仿真模型.仿真表明:矩形线圈的下方水平磁场平整,当线圈轴线与缺陷方向垂直时,线圈底部水平分量的磁场与缺陷形成90°夹角.在铁磁性金属材料中,铁和空气介质处相对磁导率不一致导致磁场的偏转,产生了较强的漏磁场.在非铁磁性金属中,磁感线在缺陷处分布较为平滑,并不存在漏磁现象.搭建了检测平台,并分别在缺陷边缘和上部放置了Hall和GMR巨磁阻传感器进行检测.实验结果表明:在铁板表面,z分量磁场是涡流场和漏磁场的矢量叠加,磁场强,但与缺陷深度并没有线性关系;x分量磁场是单一的漏磁场,与缺陷深度存在线性关系,可以对缺陷进行定量分析.     

一种基于光纤传感脉冲磁场传感器的研究

光纤传感器具有许多优点,它已应用到很多领域.本文介绍了基于光纤传感的脉冲磁场传感器的基本原理,提出了脉冲磁场测量系统的设计方案.分析了光纤脉冲磁场测量系统的带宽.结果表明此系统设计可行、方案选择合理.     

脉冲涡流检测中三维磁场量的特征分析与缺陷定量评估

为获取更多更明显的特征量以提高脉冲涡流检测技术对缺陷的检测能力,采用一种新型的均匀脉冲涡流探头能将三维磁场量分离开来实现各自的独立测量,将传统的仅利用一维分量进行检测扩充到同时利用三维分量实现检测,大大地增加了可用的信息量,且该探头在平行涡流流向的方向和垂直于导体表面的方向上还具有自差分的特点,使它对缺陷的几何参数变化具有很高的检测灵敏度。实验和数值结果均表明在有缺陷存在时,三维响应信号能直观地反映缺陷深度的大小变化,取信号的幅值作为检测特征量,分析不同时刻信号幅值按空间位置的分布特征发现,通过三个信号幅值变化的特征位置和幅值变化的程度可以实现缺陷深度和边缘轮廓的定量评估,这为进一步实现飞机机身上多层结构中缺陷(如腐蚀、坑、铆钉孔附近的裂纹等)的成像检测提供了有实用价值的参考。     

脉冲涡流矩形传感器的多维信号特征分析与缺陷识别

脉冲涡流是一种可以对飞机结构中缺陷进行有效检测的电磁无损检测技术.本文设计了三维检测传感器,并对矩形激励传感器中的多维检测信号进行了研究.分别在传感器不同扫描方向下,对三维检测传感器的Bx、By与Bz曲线进行了特征分析.实验证明取其中任意两路信号都可构成蝶形图,可以有效地实现缺陷的判别.对检测信号进行特征分析后,不仅可以判断缺陷的有无,还可以评估缺陷的长度,深度等信息,为进一步实现飞机机身缺陷的定量检测提供了有价值的参考.脉冲涡流技术将会在航空无损检测领域发挥重大的作用.     

新型脉冲漏磁检测法的表面缺陷检测特征分析

针对脉冲漏磁检测技术对不同方向的漏磁分量进行分析时存在一定局限性的问题,基于脉冲漏磁(PMFL)检测中的U型磁轭和脉冲涡流(PEC)检测中的矩形空心激励线圈,提出了脉冲聚磁(PMC)检测方法.通过仿真和实验分析了铁磁性试件在脉冲漏磁和脉冲聚磁两种检测模式下,缺陷部位的响应信号X,Y和Z3个分量的检测效果.结果表明:脉冲聚磁检测方法在进行铁磁性材料构件的缺陷检测时,激励探头对被测试件的3个方向的分量激励效果更明显,同时对于不同深度的表面缺陷,脉冲漏磁响应信号的三维分量具有更高的检测灵敏度.     

磁传感器特性测试中标准磁场发生装置的设计

磁传感器作为传感器的重要组成部分,在航空航天、生物医学、材料科学等领域得到了广泛应用,但目前却缺乏对其特性进行全面测试的手段,特别是传感器的频率特性。针对这个难题,在分析了Helm-holtz空心圆柱线圈、电磁铁、永磁铁、通流导线等磁场发生装置的特性与优缺点后,设计出一种实用性较强的磁场发生装置,能够产生较宽频率、较宽幅度的标准磁场,通过对磁场发生装置多项参数的仿真计算,验证了设计的可行性,最后给出了磁场发生装置的系统实现框图。     

基于带电直导线周围磁场的磁传感器动静态特性标定方法

目前磁传感器多用于对静态或准静态磁场环境的测试,当被测磁场矢量快速变化时,磁传感器的动态特性成为影响其测量精度的关键因素。针对测试现场环境中难于产生标准的高频交变激励磁场源致使磁传感器动态特性无法准确快速标定的难题,提出一种基于带电直导线周围磁场的磁传感器动静态特性现场快速标定方法。首先提出并构建了一种基于带电直导线的标准宽频带磁场发生器,采用毕奥-萨伐尔定律分析了带电直导线周围磁场分布规律;其次通过在长直导线中加载典型交变激励电流,产生典型交变磁场,采用系统辨识方法实现对磁传感器动态特性标定;最后对某矢量磁传感器测量系统进行了时域、频域动态模型标定。实验表明所提出的磁传感器动态模型标定方法具有简便、快速、高效、准确的优点,便于工业现场对各类磁传感器进行动静态特性标定。     

电容式交变电场传感器与工频电场检测试验研究

介绍了交变电场传感器的设计方法,并进行了原理分析和理论推导,在此基础上进行了电场测量装置的制作,使用该装置在500 kV输电线下、变电站内的220 kV开关间隔与标准仪器进行了对比测量,结果证明使用该传感器的电场测量装置在1 kV/m以上场强范围内具有较好的线性度,测量数值与PMM8053仪器相比较具有较大的相关度,并具有较好抗干扰能力和稳定性,适合于电力系统工频电场长时间监测。     

基于扫频激振技术的单线圈振弦式传感器

介绍一种用扫频激振技术实现激振单线圈振弦式传感器的新方法 ,它与传统的激振方法相比 ,具有硬件电路简单、激振可靠、激振频率可控等优点。     

电磁传感器的循迹特性分析

介绍了一种电磁传感器的循迹特性,对通电导线周围电磁场的模型进行了阐述,并用Matlab分析出磁场模型与电磁传感器的高度和水平距离的关系。通过对磁场模型的分析,选择了常见的电感线圈作为检测磁场的传感器,推导出双电感电磁传感器的循迹特性,并建立了循迹模型。根据大量的实验,确定了双电感电磁传感器的布局方案,实验结果表明：该循迹模型可以用于电磁场的检测。     

基于阻抗特性分析的电磁层析成像传感器优化

设计一种与电磁层析成像(MIT)系统的工作频率相匹配的传感器阵列对于提升图像重建的精度至关重要.针对MIT传感线圈结构,研究了频域内线圈结构参数的变化与其阻抗的对应关系,包括线圈匝数和线圈直径.实验结果表明:增加线圈匝数或扩大线圈直径均会导致线圈阻抗响应曲线向着频率较低的区域平移.在设计MIT传感器时,为了使得优化后的线圈结构与MIT系统的工作频率能够有效匹配,需要协同考虑线圈不同结构参数引起的效应.     

Analysis on background magnetic field to generate eddy current by pulsed gradient of permanent-magnet MRI

In this paper the analytical expressions for the magnetic field H and induction B in iron-pole plates generated by MRI gradient coil are given using line-current and the multilayer dielectric plate model with the mirror-image method.Eddy current emanates from the magnetic flux in the iron-pole plates.In order to fully suppress the eddy current,this magnetic flux should be fully eliminated.The research results indicate the magnetic permeability of the resist-eddy plate must be bigger than that of magnetic po...     

T-形磁通集聚器磁场放大特性及影响因素研究

针对微型磁传感器对弱磁场测量灵敏度低的问题,利用软磁材料对外磁场的集聚放大作用来提高磁测系统的灵敏度。重点针对T-形磁通集聚器的轴向磁场放大特性及影响因素进行了分析,并设计了相应的磁通集聚器并进行试验测试。试验表明所设计的T-形磁通集聚器具有很好的磁场线性放大作用,可用于提高弱磁场的测量精度。磁力线在磁通集聚结构内部流动的过程中发生了磁通泄漏现象;T-形磁通集聚器对外部磁场放大了约21倍;磁通集聚器的相对磁导率及空气间隙与外部磁场的放大倍数都呈非线性的关系,结构的长宽之比与外部磁场的放大倍数呈单调递增关系,结构厚度对其几乎没有影响。该研究结果能够为磁通集聚器结构设计及优化方面提供一定的参考价值。