舰船磁场测量磁通门测磁仪电源电路设计改进

所述型号磁通门测磁仪常用于舰船磁场测量和其它物体磁场测量,由于其供电电源电路复杂, 存在体积较大、电池容量小的不足。针对上述问题,通过对其电源电路的充、放电部分及电池组进行设计和改进,使其体积减小,外场使用方便,能快速及时地维修和更换,提高了仪器集成度、整体性能以及舰船磁场测量的稳定性和效率。     

RS-HC3海洋全张量磁梯度系统及其应用

介绍了一套海洋全张量磁梯度系统,专门用于测量地球磁场三分量数据及张量磁力梯度数据,并实时采集设备的定位信息及姿态信息,以便于后续数据处理。系统由两组三分量磁力仪、惯导设备、GPS定位设备、温度/压力传感器等组成,特别适用于测量地磁场矢量空间的磁场变化率,在磁法勘探中的解释效果明显优于单探头标量测量和三探头标量梯度测量。     

基于磁矩分解的运动舰船磁场模型研究

当前的舰船磁场模型大都是通过其静态特性而构建的,现实适用性较差。围绕运动舰船磁场不同航向、不同航区的适应性模型展开研究。首先分析了舰船磁场建模的等效源方法,接着研究了运动舰船磁场磁矩分解的原理与方法。主要思路是先测量舰船在东、西、南、北 4 个航向上的舰船下方 1 个平面的磁场三分量数据,将这 4 组数据分别作为同一舰船在不同磁化状态下的边界条件,求解出舰船在东、西、南、北 4 种不同磁化状态下的磁矩参数,最后联合求解磁源的固定磁矩和感磁磁矩参数。通过以上过程便可计算出舰船在任意航向、任意航行地点的磁矩,利用磁矩解算磁场得到运动舰船磁场模型。     

用于舰船磁性测试的磁场环境模拟技术

首先阐述了舰船产生磁场的特点及分类,指出区分舰船的固定磁场和感应磁场时最好在零磁空间下进行测量;其次通过优化设计,结合舰船自身和建筑物的特点,使线圈位置避开建筑门窗,设计了大长径比的零磁空间。 测试结果表明:在 Ф2 m×24 m 的区域内磁场强度达到±100 000 nT、非均匀性为 3. 7%,实测结果和设计值相符合。     

基于FPGA的铯光泵磁力仪频率计设计

铯光泵磁力仪需要通过测量频率换算得到磁场值。以FPGA(现场可编程门阵列)为核心,采用VHDL(超高速集成电路硬件描述语言)语言设计等精度频率计,完成了对铯光泵磁力仪输出频率的采集。该等精度频率计包含整形模块、FPGA测量模块、单片机模块。经测试,该等精度频率计计数分辨率为0.007Hz,对应磁场值为2p T。     

抛弃式海水温度测量系统的设计

介绍了一种抛弃式海水温度测量系统的设计。针对电池供电和空间受限的海水温度测量环境,基于MSP430单片机低功耗、高性能、多外设的优良特性,提出了一种热敏电阻测温方案。利用单片机内部的基准电源和A/D转换器实现对热敏电阻信号的激励和采样;通过MSP430单片机各种工作模式之间的灵活转换,降低了系统的功耗;采用电压源比例测量法,由热敏电阻阻值与温度的对应关系获得海水温度。系统温度分辨率0.01℃,使用一等标准铂电阻测温仪检定,温度测量误差小于±0.1℃。     

基于端面反射的高频光纤振动传感系统研究

光学测量方法是高频振动检测领域新的研究方向。该论文研发了由光纤振动检测传感器、光纤振动信号检测单元等系统组成的一个振动检测系统,使用端面反射的基本原理。振动信号经过光纤振动传感器转化为光信号,再经过检测单元转化为电信号,最终得到测量频率。实验测得该系统的频率响应范围是2～33 kHz,测量误差小于0.21%。该系统的光纤振动传感器是强度调制型光纤传感器,避免了波长解调,相对于其他光学测量系统具有测量带宽广、测量频率高、振动传感器设计简洁等优点。     

一体化磁梯度系统误差补偿算法

磁梯度测量系统对传感器的一致性、测量精度、以及装配技术都有很高的要求,已有的误差补偿方法在磁梯度张量误差过程中,分别对磁力仪的测量误差、磁力仪之间的对准误差以及运动平台产生干扰磁场进行补偿,但是系统在长时间的工作后,标定参数必然发生变化,对于成熟装备如果要拆开装备并重新逐步校正必然浪费极大的人力物力.针对上述问题,提出...     

基于多旋翼无人机的小型海洋磁力数据采集系统设计与实现

海洋磁力测量是一种海洋地球物理调查方法,对于资源勘探、科学考察等都具有非常重要的意义。将便携式的小型旋翼无人机应用于海上进行磁力探测是一种全新的海洋磁力测量手段,本文基于这种全新磁力测量方式的实现需要,设计了一套便携、高精度的航磁数据采集系统。该系统以STM32F407单片机为控制核心,结合FPGA和等精度测频原理,实现了旋翼无人机在航磁任务中的磁力数据、定位数据及姿态数据的实时采集和存储。此外,在航磁任务开始前,可通过Wi Fi实现机载系统自检功能,确保仪器处于正常工作状态,保证任务的执行质量。航磁任务中每3 min进行一次数据保存,任务结束后通过按键再次保存数据,以保证数据的完整性。通过实验室测试和野外实际飞行试验,验证了该采集系统的实用性,同时验证了该系统能够满足野外航磁探测任务的需要。     

基于地震动–磁场信息融合的舰船目标跟踪

舰船目标多为铁磁性材料构成,运动过程中会产生磁、地震动等多物理场信号,针对当前舰船目标的单物理场跟踪性能有限以及跟踪性能易受观测野值影响的问题,基于多节点的地震动信息和磁场信息,提出了一种鲁棒的地震动–磁场信息融合的跟踪算法.仿真和试验结果表明:此算法能够有效降低异常观测值带来的影响,由于双节点三分量磁场的信息是完备的...     

磁谐振海水电导率测量方法研究

针对海水电导率测量问题,本文提出了一种基于磁耦合谐振技术的海水电导率测量方法,从不同角度分析了海水涡流对磁耦合谐振系统的影响,并且利用仿真软件验证了谐振对于磁场与涡流的放大作用。以相位差和有效值两个参数为测量对象,搭建水下磁耦合电导率测量系统进行实验研究,比较了海水电导率变化对系统的影响及电导率测量效果。实验结果表明：采用磁耦合谐振技术,通过测量相位差或电压有效值来进行海水电导率测量是可行的。     

深海磁日变观测系统研究

深海磁日变观测具有探头姿态难以控制、耐压要求高及记录时间长的特点。本文设计全向性质子探头较好地解决了因探头方向与地磁场方向的夹角较小而引起的旋进信号弱问题,同时借助于耐高压的玻璃仓作为封装载体实现了深水观测目标;采用信号等级分类算法抑制干扰和评价信号质量,提高了系统测量的精度,通过实时检测电路温度及预先温度标定参数实施温度影响校正。研究的深海型日变观测系统具有低压供电、分钟测量记录时间40天以上,工作水深达6000m、分辨率0.01nT以及精度0.2nT,比测接近欧沃豪斯型磁力仪测量效果,实现了相对廉价磁力仪的高精度磁场观测。     

舰船感应磁场的计算及其误差分析方法

当前舰船磁场建模与测量大都是在舰船静止的情况下所建立起来的。为适应舰船航行的真实环境,迫切需要一种适用于运动舰船所产生的感应磁场的计算方法。通过测试点分析与理论推导,介绍了4种舰船感应磁场的计算方法。最后,通过评估计算值与测量值的绝对误差的最大值对4个计算方法进行了分析。结果证明,方法3和4可以用来评估舰船磁场计算结果误差,并可通过进一步计算得到感应磁场的其他未知量。测量计算试验表明：建议采用在4个主要航向上进行联合测量的方法。     

海底底质声学参数测量系统设计

海底底质声学参数测量系统用于测量海底沉积物的声速和声衰减参数,它由水上主控子系统和水下测量子系统构成.水上主控子系统由工控机、数据传输接口和GPS定位模块组成,实现实时控制、数据处理与记录功能;水下测量子系统由声系、数据采集和传输模块组成,完成水下声波信号数字化及数据上传.水上设备与水下装置间通过电缆建立低速的下行命令信道和高速的上行数据信道,数据通讯采用曼彻斯特编码调制方式.水上计算机通过下传命令实时改变数据采集模块的控制参数,能够在各种环境条件下获得最佳测量效果.实验证明,仪器测量达到预期效果.     

基于紫外荧光法检测水中油含量的浸入式传感装置的研究

介绍了一种基于紫外荧光分析法的水中油类污染物的检测传感器的设计。重点介绍了该传感探头的检测部分和控制部分的设计,检测部分由紫外发光二极管和探测器等组成信号采集装置,控制部分通过采用运算放大器、滤波器以及模数转换器实现了对微弱信号的高精度放大和处理。紫外荧光分析法具有快速、非接触性检测、操作简单、绿色环保无污染等优点,结合单片机技术在工程上有广泛应用。     

基于舰船地震波的实时恒虚警概率时频检测

舰船地震波是一种新型的舰船物理场,针对舰船地震波信号对舰船目标的检测问题,提出了一种工程性较强、运算量较小的实时恒虚警概率时频检测算法。 首先从理论上推导了算法的检测性能,该算法只涉及 FFT 变换和一些简单的判别运算,能够在 STM32 单片机上实时地运行该算法;进一步从仿真信号和实测数据 2 个方面对算法进行检验。 结果表明:该算法尽管运算量很小,但仍可有效进行远距离目标检测并设计了识别目标的决策算法,从而确定预警时刻与确认时刻。     

磁阻传感器在海流计流向测量中的应用研究

玻莫合金磁阻传感器在弱磁场测量方面有着巨大的优势,探讨了利用单片机控制技术将HMC1022磁阻传感器应用于数字流向传感器的研制中,以替代模拟方位传感器及码盘式方位传感器在海流计流向测量方面的应用,该流向传感器具有高精度、低功耗等特点。     

基于ATmega16A的低功耗高精度桥式温度测量系统设计

当前温度测量应用越来越广泛,针对工农业及科研领域对低功耗及高精度测温的要求,系统描述了一个桥式测温系统的设计方案与工作原理。系统采用低功耗AVR单片机作为控制芯片,通过单臂分压将热敏电阻分压后的电压信号传入A/D转换芯片,再将A/D转换后的数字量送入单片机计算,从而得到热敏电阻阻值,最后通过曲线拟合算出所测温度值。系统能实现低功耗、高精度测温。     

磁法延拓在地磁背景场匹配中的应用研究

在浅海地区,由于复杂的地磁背景场会对航空磁异常探测(MAD)造成影响,导致目标识别的虚警率过高。为了降低虚警率,需要将地磁背景场从飞机探测的磁场中剥离出来。文中使用的地磁背景场通过船磁测量获得。但是MAD和船磁测量不在同一个高度/平面内,需要通过磁法向上延拓的方法,将船测磁场向上延拓到飞机飞行高度。基于海上磁测数据,通过磁法向上延拓的方法,获得飞机飞行平面内的地磁背景场,然后将实际飞行的磁测数据减去地磁背景场来完成地磁匹配,最终达到降低MAD信号识别输出虚警的目的。     

基于单轴定标的三轴磁传感器的误差校正

提出了一种校正三轴磁传感器综合误差的新方法。该方法利用三轴磁传感器的误差校正数学模型和遗传算法,通过预先对其中某单轴灵敏度定标,并以此为标准来校正其他两轴以及综合误差。仿真结果表明,该方法稳定收敛并可达到1nT精度。用实际地磁场测量数据对该方法进行验证,结果表明磁传感器性能得到极大改善,测量精度有了较大幅度提高。