不同衰减函数的钢丝绳漏磁信号自适应降噪

讨论了双曲线函数、指数函数、线性函数3种不同衰减函数对钢丝绳漏磁信号降噪效果的影响,对损伤含噪信号进行自适应移位平均降噪,并使用信噪比、互相关系数对降噪效果作了对比分析。结果表明,针对所用的2种漏磁信号,使用双曲线函数的降噪信号信噪比最大可达14.104 1 dB与10.834 9 dB,大于指数函数与线性函数所得的对应信噪比值,且得到的输出曲线平滑,具有更好的降噪效果。同时,随着噪声增大,使用双曲线函数的降噪信号互相关系数更快地接近1,具有更好的动态特性。

基于等效电流密度模型的多层有限长螺线管轴线磁场分析

为了解决短杆轴向霍尔磁场探头现场校准的难题,提出了采用便携式有限长螺线管作为标准磁场发生器的方法。建立圆柱坐标系下螺线管线圈模型,并提出等效电流密度(ECD)法,结合Biot-Savrt定理及磁场叠加原理,计算其轴线磁场强度,获得多层有限长螺线管轴线磁场的分布规律。同时,建立了多层有限长螺线管静磁场有限元模型,仿真计算获得给定激励电流条件下的空间磁场分布情况。根据理论分析结果,设计了中心磁场100 mT的螺线管试验样机,对ECD模型理论计算结果、仿真分析结果和样机测试数据进行对比。结果显示,在螺线管中心处,理论计算与仿真结果偏差在0.1%以内,试验测试结果与理论计算偏差在0.8%以内。分析结果验证了ECD法分析螺线管轴线磁场的有效性。该方法对于提高螺线管结构设计效率、优化设计参数等具有重要意义。

应用磁导率检测的九脚探头仿真优化

针对铁磁性构件应力集中和疲劳损伤的检测评价复杂性问题,对九脚探头参数问题进行分析。推导了探头的检测原理,以45号钢为研究对象,为提高系统的检测灵敏度,对检测探头的主要影响参数进行优化,并采用Ansys Workbench平台中静力学与静磁学模块进行力磁耦合仿真。结果显示:最佳激励频率、最佳激励电压幅值与激励线圈匝数相关,在确定的激励线圈匝数下,激励频率、激励电压均存在最优值使检测灵敏度最大;随拉应力的增加,检测信号呈减小的趋势。该仿真数据可为后续设计提供参考。

基于VMD和小波分析的油液磨粒信号去噪方法

油液金属磨粒检测传感器通过监测机械设备油路中的金属磨粒,可实时反馈机械设备故障特征。为了提升油液磨粒检测传感器的检测精度,文章提出一种针对油液磨粒信号的变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)结合小波分析的去噪方法。首先,通过计算各模态分量与原始油液磨粒信号的相关系数确定最优K值;其次,对原始信号进行VMD分解,筛选出特征分量;最后,利用小波阈值去噪方法对特征分量进行降噪处理。实验结果表明,与经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和传统小波去噪方法相比,本方法的信噪比最高,均方根误差最小,能量占比最大,在油液磨粒信号降噪效果中表现最好,有利于提升磨粒检测传感器的检测精度。

基于相干布居囚禁的毫特级磁场测量方法研究

提出了一种基于相干布居囚禁原理的毫特级磁场测量方法,通过线偏振激光与^(87)Rb原子相互作用,得到磁场下因核自旋引起分裂的CPT共振信号,并根据分裂开的两个CPT共振信号进行磁场测量,该方法可以消除高次塞曼效应引起的非线性误差,从而提高磁场测量的准确度,可为量子化毫特级恒定磁场标准的建立提供了一种新的技术方案。

基于量子测量技术的磁学计量发展概述

针对磁学量子测量技术发展历程,以及各国基于量子磁强计建立的磁学量子计量标准能力,研究了已在磁学计量标准量子化应用中的质子磁强计、核磁共振磁强计、光泵磁强计;介绍了CPT磁强计、SERF磁强计、金刚石NV色心磁强计等量子磁强计的原理;通过总结量子磁强计国内外发展现状及具备的准确度高、磁场噪声低、稳定性好等技术优势,分析其替代现行磁参数计量标准的可行性及优点;同时提出未来量子测量技术在磁学计量标准量子化方面潜在的研究方向。

基于磁控溅射的弱电加热结构的设计及测量研究

在高精度原子磁力仪中,原子气室的温度直接影响着碱金属电子自旋的极化率,从而影响磁力仪的灵敏度,因此精确地控制原子气室的温度是实现高精度原子磁力仪应用的关键。基于电加热和回折磁抵消原理,由毕奥-萨伐尔定律推导与简化模型仿真,设计完成了单层和双层结构的微型弱磁电加热结构。通过分别测量单、双层结构表面不同距离、不同电流条件下的磁通密度模,验证了回折单双层线圈结构对电流产生磁场的抑制作用。其中双层回折加热结构比回折结构的电加热剩磁抑制特性提高约6.9倍,在距电加热结构5 mm处的磁场变化率仅为72.2 nT/A,通过对比相同时间、相同工作电流的加热效应,可以发现双层具有更快的温度响应。研究表明双层回折设计可以实现原子气室弱剩磁高精度的加热方式,为原子极化提供一种简单、快速的电加热方案。

钢筋笼长度磁法检测仪磁参量校准装置的建立与研究

为了解决钢筋笼长度磁法检测仪的量值溯源,该文自主研发了钢筋笼长度磁法检测仪磁参量校准装置,选取钢筋笼长度磁法检测仪进行了实验测量,得到了被检仪器测量范围内的线性度、示值误差等参数,并提出了提高钢筋笼长度磁法检测仪测量精度的方法。数据表明,钢筋笼长度磁法检测仪磁参量校准装置完全可以满足钢筋笼长度磁法检测仪校准的需要。

结合平滑时窗-最小二乘法的光泵磁力仪快速高精度频率测量方法

为了提高光泵磁力仪频率测量的精度和速度,提出了一种结合平滑时窗-最小二乘法的光泵磁力仪快速高精度频率测量方法。首先,根据光泵磁力仪频率信号的特点,分析了该方法的测量原理和实现方法。然后,推导了频率测量的公式,分析了影响频率测量精度的因素。最后,设计频率测量实验和室外磁场测量实验对提出的方法进行验证。实验结果证明,该方法明显优于多周期同步测频法,在80~350 kHz频率段内均方差均小于2.2×10^(-3)Hz,在磁场测量实验中,采样频率为200 Hz时,噪声功率谱密度为0.001 nT√Hz@1Hz。

径向磁化电磁传感器设计和实验研究

针对曳引钢带缺陷原位无损检测提出了一种径向磁化电磁传感器,实现曳引钢带缺陷的精准检测。基于电磁耦合原理和高导磁材料的聚磁特性,采用有限元分析方法建立径向磁化电磁传感器的等效模型,重点分析了聚磁铁芯宽度和线圈安匝数2个参数以及不同缺陷情况对径向磁化电磁传感器测量处磁感应强度大小的影响规律。最后,在数值模拟基础上研制出径向磁化电磁传感器,对其进行性能测试,进一步将其应用于曳引钢带缺陷检测中,结果表明:该系统能实现分辨力为0.5 mm的断股缺陷检测和断丝缺陷的定性检测,为曳引钢带缺陷检测提供一种可行方案。

基于MBN应力检测系统的磁化电压优化分析

针对目前磁巴克豪森噪声应力检测系统在低激励频率情况下,检测信号强度不够以及稳定性不佳等问题,进行了磁巴克豪森噪声应力检测磁化电压的优化研究。以45#钢材料为实验对象,利用有限元电磁场仿真分析软件ANSYS Maxwell对励磁部分进行了仿真,分析了不同磁化电压下的试样磁化效果。在同一励磁频率下,通过比较不同磁化电压对磁巴克豪森噪声检测信号的影响,得到了磁巴克豪森信号与磁化电压之间的关系,确定了最佳磁化电压。实验结果表明,在采用低激励频率保证检测深度的前提下,当磁化电压幅值处于7 V时,磁巴克豪森噪声信号强度高,对应力损伤检测的灵敏度高,稳定性佳,分辨率最高,且同应力的拟合度好,说明低激励频率条件下的磁巴克豪森噪声应力检测系统的检测能力得到了改进。

电流比较仪磁屏蔽效能的计算

大电流比较仪具有高准确度,线性特性好,低漂移等特点,因此被广泛应用于实验室和工业现场。在大电流比较仪的设计中磁屏蔽是非常重要的。长期以来,磁屏蔽效能的计算是依靠解析的方法,误差较大。文章利用目前流行的数值计算方法,对电流比较仪磁屏蔽效能进行了分析。文中提出了电流比较仪磁屏蔽效能问题的数学模型的建立方法,讨论了有限元法在电流比较仪磁屏蔽效能计算中的应用,给出了磁屏蔽体二维和三维模型的计算结果。

基于变尺度随机共振的油管漏磁信号检测

为解决大参数微弱信号的识别问题,在研究随机共振基本原理的基础上,提出了变尺度随机共振的概念并给出了实现方法。据此方法对油田抽油管裂纹、通孔、焊缝以及微小锯齿纹4种典型缺陷的漏磁信号进行了分析,并利用多通道数据融合技术减小干扰信号。与原信号波形比较表明,变尺度随机共振波形可有效提高微弱漏磁信号的识别率。

一种油管缺陷量化识别技术

对油管缺陷量化识别技术进行了研究,基于缺陷分类,通过分析缺陷漏磁信号,选取了信号特征量并进行了分类;利用人工神经网络解决了信号特征量与缺陷几何外形特征之间的非线性映射问题;建立了基于特征分类的油管缺陷量化识别模型。实验表明,该技术能满足油管缺陷量化识别精度要求,应用前景广泛。

直流电流比较仪双铁芯磁性能一致性的研究

搭建了由对称方波电压源、直流电流源、示波器、峰差解调电路组成的试验线路,提供了铁芯的具体参数和绕线要求,将10个绕制好的铁芯两两组合依次进行磁性能一致性的试验,测量了灵敏度和10min内的漂移量。试验结果表明,物理参数相近、制造工艺相同的铁芯两两组合后的磁性能仍然有明显的分散性,灵敏度的最大值为7 mV/(μA·T)、10min内最小漂移量为3μA·T。

两类鞍形线圈产生磁场均匀性效能的研究

以毕奥-萨伐尔定律在笛卡尔直角坐标下对两种鞍形匀场线圈进行数学建模，通过对两种轴对称线圈单组的数值分析得出线圈系统在径向磁场分布的一般特征，在理论计算获得线圈最佳结构下利用Matlab优化结构参数。对比了这两类鞍形线圈在轴上和空间立方体的磁场均匀区大小及与中心磁场的相对偏差。并给出了这两种线圈磁场相对偏差｜s｜≤1％的有效匀场空间区域，为主动屏蔽系统的线圈类型选择提供了参考依据。

HTcSQUID磁强计用无磁液氮玻璃钢杜瓦的真空性能研究

提出当对无磁液氮玻璃钢杜瓦抽真空时 ,向无磁液氮玻璃钢杜瓦的真空夹层充注微量的二氧化碳气体 ,所充入的二氧化碳气体就会和玻璃钢表面的氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体发生协同交换反应 ,使玻璃钢表面的氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体的脱附速度大大增加 ,减少了抽真空时间。由于无磁液氮玻璃钢杜瓦内使用的活性炭吸附剂对二氧化碳的吸附性能远远大于对玻璃钢材料所放出的氢气、一氧化碳和甲烷等主要气体的吸附性能 ,从而使得抽好真空的无磁液氮玻璃钢杜瓦的真空保持时间大大增加 。

磁性液体倾角传感器的实验研究

利用磁性液体二阶浮力原理设计出一种新型的一维倾角传感器,给出了传感器的电路结构方框图.实验研究了磁性液体倾角传感器的输出电压与倾斜角度、倾斜角度的正弦、激励信号峰值电压以及激励信号频率的关系.分析了由于永磁铁周围磁场的不均匀对磁性液体传感器稳定性的影响.

基于PSO算法的MFF模型的参数辨识与优化

基于磁链理论和Monte-Carlo法,建立了磁流体薄膜(MFF)传感模型和MFF透射模型,分析了磁流体透射特性。采用粒子群算法对MFF透射模型进行了参数辨识,分析了群体数目、迭代次数、惯性权重、加速度因子等参数选值对算法运行结果的影响,并选取了最佳参数组合。搭建了MFF电流传感器实验平台,运用MFF透射模型对MFF电流传感器进行了仿真预测,分析了MFF厚度和粒子浓度对°MF下透射性的影响,实验及仿真结果表明该模型预测误差在2.3%以内,该MFF电流传感器的测量灵敏度达到12μW/A。

MEMS晶圆级测试系统现状及未来展望

微机电系统(MEMS)产品的广泛应用使得晶圆级测试技术必要性日益凸显。分析了国内和国际MEMS晶圆级测试系统硬件和MEMS晶圆级测试技术的现状。参照国际上利用RM8096/8097标准物质(RM)对MEMS产品进行计量测试的方法,给出了针对我国现有MEMS晶圆级测试系统校准问题的初步解决方案。并指出了该类测试系统今后向着标准化模块化方向发展的趋势。