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时间差型磁通门传感器研究及设计

磁通门磁力仪已经广泛应用于地球和太空磁测、星际磁测、人造卫星和导弹的姿态控制、磁法勘探、石油勘探、工程检测等方面,并且具有广阔的前景。磁通门传感器是一种变压器的结构,在周期性的交变电流的调制下,将磁场信号转化为电信号,从而通过对电信号中某一特征电参量的提取得到被测磁场。目前,大多数磁通门磁力仪都是采用偶次谐波法表征被测磁场。由于传统的磁通门传感器受到对磁芯材料的性能、探头结构以及探头制作工艺的影响,其灵敏度的提高受到限制。因此,需要研究一种新的检测手段突破提高灵敏的瓶颈。时间差型磁通门传感器是利用磁芯被磁化到过饱和状态时,由于弱磁场的存在,其停留在正负饱和状态的时间不同,通过二者的时间差值来表征被测磁场。此种检测方法,相对于传统的磁通门传感器而言,即不需要严格对称的双磁芯探头,也不需要复杂的检测电路。提高了系统的稳定性。本文根据时间差型磁通门传感器的原理,建立了时间差型磁通门传感器的模型,并对其输出输入的关系特性进行仿真分析。根  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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时间差型磁通门传感器研究

时间差型磁通门是依据磁芯磁饱和特性以及法拉第电磁感应定律原理制作的磁传感器。其具有体积小、重量轻、测量范围大等特点,可以对矢量磁场进行测量,并通过时间量对待测的目标磁场进行表征。时间差型磁通门具有不易受奇次谐波影响,测量简单方便等特点,是磁通门研究的一个新方向。国内对此相关研究较少,而国外的研究于2003开始至今已近10年。在国家自然基金的支持下,本文对时间差型磁通门进行建模和相关的研究工作,完成了时间差型磁通门基本原理、磁芯磁滞回线建模、数字化时间差型磁通门设计、磁通门的随机共振现象研究等内容。简要介绍了偶次谐波磁通门的原理及结构,针对奇次谐波对偶次谐波型磁通门的影响,介绍了时间差型磁通门的原理和相关的灵敏度计算公式等基础理论。通过理论研究及对比给出时间差型磁通门的优势所在;为对时间差型磁通门磁芯选材进行深入研究,提出磁滞回线的修正模型。利用修正模型对时间差型磁通门的输出特性进行研究,得出磁芯相关参数对时间差型磁通门的具体影响...  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
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时间差型磁通门传感器理论建模与实验研究

磁通门传感器是一种基于软磁材料非线性磁化特性工作的磁场测量设备,具有稳定性好、分辨率高,可以检测矢量磁场等优点,在地质勘探、导航、空间技术等领域有着广泛的应用。传统的磁通门传感器由于奇次谐波噪声的影响,传感器性能提升受到限制。而时间差型磁通门传感器利用周期饱和磁化的磁芯在被测磁场影响下停留在正负饱和状态时间的不同,达到检测磁场的目的,从原理上避免了奇次谐波噪声的影响。并且时间差型磁通门具有结构简单、功耗低等优点,是磁通门研究的一个新的方向。本文分析了时间差型磁通门探头磁芯材料及结构的特点,提出了新型的磁滞模型,完成了时间差型磁通门传感器的设计与测试工作。并根据软磁材料双势阱特性,设计了噪声驱动磁通门传感器,并对其性能进行了测试。论文的主要研究工作包括以下内容:(1)在分析时间差型磁通门探头磁芯材料、激励磁场、结构特征的基础上,结合J-A磁滞模型,提出了基于Brillouin方程的磁滞修正模型。首次将退磁因子作为探头磁芯磁滞模型的...  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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时间差型磁通门传感器低噪声技术研究

磁通门是基于软磁材料磁滞饱和特性制作的磁矢量传感器,具有分辨率高、功耗低、体积小等优点,被广泛用于地磁测量、磁性导航、航空航天、海洋探测及生物医学等领域。偶次谐波幅度型磁通门传感器存在奇次谐波等幅度噪声及电路复杂等问题。时间差型磁通门传感器利用磁芯磁化时驻留在正负饱和状态的时间差与被测磁场的关系进行测量,从检测原理上避免了幅度型磁通门传感器存在的问题,具有抗干扰能力强、检测环节简单等特点,是磁通门传感器的研发热点和发展趋势。为了降低时间差型磁通门传感器的噪声水平,提高测量精度及稳定性,本文深入研究了其理论模型及低噪声技术,开展了激励波形选取、磁芯噪声建模、时间差读取及处理和传感器系统设计等方面的研究,提出了梯形波磁场激励磁通门传感器、基于动态磁导率反正切磁滞回线的巴克豪森噪声模型、负磁饱和时间(Negative Magnetic Saturation Time,NMST)读取技术及基于变系数判别-等权端点平滑的时间差处理算法。根...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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基于动态磁滞模型的时间差型磁通门传感器性能提升研究

自“十三五”科技创新发展规划提出以来,对深地、深空、深海的探索从未停止,磁传感器在其中扮演着重要的角色。磁通门传感器因为其工作稳定,结构简单等特点,是探测低频或直流磁场的主要手段。由于磁测需求不断提高,国际上掀起了对新型磁通门传感技术的探索浪潮,旨在研究结构更简单、指标更优良,适用范围更广的磁通门磁力仪。时间差(RTD)型磁通门传感技术是一种新型的磁通门磁测技术,它采用时间域的测量方法,有效规避了传统偶次谐波型磁通门无法避免的探头对称性误差,具有结构简单,功耗低等特点。自2005年以来,国际上开展了对RTD型磁通门传感器细致的研究,其中涉及到对传感器工作原理的分析,传感器敏感元件的结构、外围电路进行了设计,取得了一定得成果。但是磁芯的磁滞特性是磁通门传感器的基础,磁滞回线的内在波动特性限制了该传感器性能的进一步提升。因此,本文从磁芯的内禀参数矫顽力出发,以矫顽力的波动性表征磁滞回线的波动性,分析并量化了矫顽力的波动对传感器输出的...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

《传感技术学报》2017年04期
传感技术学报

微型磁通门的优化分析与性能测试

对铁芯结构的改进有利于满足微型磁通门传感器降低功耗的要求,但不同的拓扑结构所取得的效果不同,为此对铁芯结构进行了优化分析...  (本文共6页) 阅读全文>>

《传感技术学报》2014年07期
传感技术学报

微型正交激励磁通门结构设计

利用三维电磁场仿真软件对线-芯结构微型正交激励磁通门进行了仿真分析。研究了不同频率下激励线宽度、铁芯宽度、激励线厚度、铁芯厚度等磁通门结构参数对铁芯饱和情况的影响。以减小激励电流、降低磁通门功...  (本文共6页) 阅读全文>>