基于EPM240和MSP430的等精度频率计

为提高信号频率的测量精度,设计了基于EPM240和MSP430的等精度频率计,包括恒温晶振、等精度计数单元和频率计算显示单元。该等精度频率计以CPLD(Complex Programmable Logic Device)芯片EPM240T100C5和单片机MSP430F149为核心,YM1602为液晶显示模块,单片机启动CPLD完成等精度计数后读取计数值进行频率计算并显示。理论计算及实际测试结果表明,该频率计的量程为0.5 Hz～10 MHz,全程测量相对误差小于2×10-8,满足项目中的测频要求。

一种阵列式海洋磁力测量系统

基于多台海洋磁力仪、测深仪和GPS,研制了数据合成器、水下拖体、电源适配器、数据收录兼导航软件,最终构建了一种阵列式海洋磁力测量系统。该阵列式海洋磁力测量系统具备3个磁力仪通道,动态噪声≤0.3n T p-p,采样率为10Hz,水下部分总重量≤95kg,配迫降翼后入水深度可达22m。该阵列式磁力测量系统曾被应用于董家口港区某锚地的未爆炸物探测,最终确定了多个疑似物位置。

一种磁探仪仿真系统的设计与实现

根据地磁正常场模型、目标磁偶极子等效模型,研究了一种磁探仪仿真系统,可生成相应的目标数据或噪声数据,用于在静态、动态试验环境下磁探仪设备系统研制、测试过程中,优化目标检测算法的性能,验证系统功能、性能以及测试软件接口数据传输的实时性和准确性。系统测试表明,设计的磁探仪仿真系统能够满足磁探仪设备系统研制使用需求,达到预期效果。

航磁矢量测量姿态坐标变换技术研究

在航空物探领域,航空矢量磁测目的是测量空间某位置的磁场三分量信息,方法是通过安装在飞行器中的三分量磁力仪实时测量地磁场的三分量数据,并由惯性导航系统实时记录飞机姿态信息。惯性导航设备记录的姿态信息基于地理坐标系,而三分量磁力仪设备测量的磁场值基于载体坐标系。通过分析地理坐标系与载体坐标系之间的对应关系,推导建立航磁测量姿态变换方程,为航磁测量姿态坐标变换提供理论依据。通过姿态坐标变换分析,结合模拟飞行实验,验证了姿态变换方法的正确性和有效性。

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。

基于霍尔器件的微型分时计费电能表的研制

为了缓解峰谷电能供应的压力,设计了基于霍尔器件的微型分时计费电能表,包括霍尔传感器测量电路、取样电路及信号处理单元电路以及分时电能计量、显示,功率显示的软件设计。该电能表采用89S52单片机作为控制核心,DS1302为外围时钟电路芯片,通过max232串口电路完成与PC机通信,实现分时计费参数设置。理论计算及实际测量结果表明,该电能表符合设计指标,检测精度达到2%,能满足实际民用要求。

三分量磁通门传感器的三轴正交校正与测量

受机械加工与安装水平的限制,磁通门传感器的三个分量相互之间无法保证绝对正交,由此会带来三分量磁测数据误差。本文通过建立一种三轴正交角度与磁总场误差关系模型,并对该模型进行正演模拟、反演分析及建立一种修正算法,达到推算三个分量不正交角度并修正的目的。实验表明,采用该方法对实际三分量磁通门传感器进行不正交度的测试与修正后,能够使其在测量总场时的误差减小到±10 n T,减小了测量时所带来的误差。

氦光泵磁力仪探头设计和环路数字化研究

磁法勘探是一种常用的地球物理勘探方法,其中光泵磁力仪是国内外应用于航空和地面磁法测量最多的磁力仪器.为满足深部矿产资源勘查对高精度磁测设备的需求,本文开展了低噪声、宽量程的高性能数字氦光泵磁力仪关键技术研究,主要包括磁传感器探头优化设计和新型数字化环路设计两方面.首先通过深入分析影响氦光泵磁力仪灵敏度的主要决定因素,对磁传感器关键部件氦灯、氦室进行小型化技术研究,解决高性能氦泵源和原子气室等关键件的制作工艺,提高氦灯效率和氦吸收室的磁共振信号输出强度,制作出高性能、低噪声的小型化氦光泵探头.然后,针对常规模拟跟踪环路的局限性,通过数字化技术研究,采用FPGA、DSP、DDS、环路跟踪算法和信号处理软件等技术构成新型数字环路,弥补现有基于模拟跟踪环路技术的模拟式氦光泵磁力仪的不足,该数字环路降低了氦光泵磁力仪的电路噪声,增强了抗电磁干扰能力,并扩展了磁力仪的量程.本文通过小型探头和数字环路的技术设计,研制出高精度大量程的地面数字氦光泵磁力仪,并用于第三方测试.通过第三方测试证明:实测仪器的静态噪声小于4pT,磁场测量范围为20000~100000nT,梯度容限大于10000nT/m.

光泵磁力仪的主要技术指标及测试方法

介绍光泵磁力仪的主要技术指标定义,并对其中的重要指标:带宽、静态噪声、转向差等的测试方法进行了详细的阐述。这些技术指标和测试方法被应用于某型磁力仪的测试中,可供相关研究单位和技术人员参考使用。

基于CS-3的地磁日变基站设计

为完成高精度磁法测量和地质灾害前兆预警的地磁日变监测,用Scintrex公司的CS-3型铯光泵探头和自主研制的等相位间隔频标组计数器,集成GPS、蓝牙模块、PC104、远端显示手机设计成功了HMB-1型地磁日变基站。该日变基站在采样率为10 Hz时的计数分辨率为0.4 pT,野外实测地磁日变数据的静态四阶差分噪声小于3 pT,满足"DZ/T 0142-2010航空磁测技术规范"规定的一级数据要求(静态四阶差分噪声≤10 pT)。

数字式小型化磁力仪在古石桥考古中的应用

从古石桥的磁性特征、磁异常模型及赵州桥磁性特征参考三个角度出发,分析了磁法探测古石桥的原理。使用数字式小型化磁力仪,对东平湖进行了水下磁法考古探测。磁测数据分析后,给出了清水石桥疑似位置。

自动增益控制在磁力仪中的应用

单光系氦光泵磁力仪在工作时,存在"盲区"问题,即当光轴与磁场方向成一定角度时,磁力仪会出现不跟踪的情况。为此,文章设计了一种带自动增益控制(AutomaticGainControl,AGC)的磁力仪环路跟踪系统。仿真数据表明,改进后的单光系氦光泵磁力仪的"盲区"减少30°左右。

基于时频分析的航空磁异常目标识别

针对航空磁探测中采集的非平稳磁异常信号,应用短时傅里叶变换联合小波变换的方法,先将磁异常信号进行小波变换,在多个尺度上选取多个不同的窗函数分别进行短时傅里叶变换,叠加得到磁异常信号的时频分布特征图。对磁异常目标信号进行仿真分析,取得了较好的效果。1.引言信号分析分为时域和频域两个大方向,二者通过傅立叶变换关联,傅里叶作为两者关联的纽带,作用至关重要的。

大尺度磁性体目标的走向判断研究

为研究大尺度磁性体目标走向的判断方法,采用有限元方法对5 m长条状磁性体的磁异常进行数值仿真,并将计算结果与磁偶极子模型磁异常进行比较,然后对5 m长钢管的磁异常分布开展实物测量,验证了通过磁异常推算大尺度磁性体走向的判断方法是可行的。

氦光泵磁力仪测试探头的设计与实现

设计实现了一种能够模拟氦光泵探头的测试探头,根据实测数据绘制出了其基频的幅频特性曲线和二倍频的幅频特性曲线,与理论的氦光泵的基频和二倍频信号幅频曲线相一致。

一种潜艇磁异常模拟器仿真与试验

对永磁铁、载流圆线圈、有限长载流导线三种可能用于潜艇诱饵磁学特性模拟的方案进行了理论分析对比,最终确定有限长载流导线为最佳方案。在东营海滩实地布设了100 m长的载流导线作为磁异常模拟器,并采用动力三角翼飞机搭载磁探仪对其开展了试飞验证。记录的数据经过日变校正、地磁背景场匹配后,在200 m高度某条测线的总场异常大小为2.6 nT,与理论仿真结果接近,与中型船舶在相同高度产生的总场异常大小相当,证明采用有限长载流导线作为潜艇磁异常模拟器是可行的,为潜艇磁异常模拟器的研制提供参考。

端式磁通门传感器量程扩展的研究与验证

对三端式磁通门传感器的原理及量程扩展理论研究后,改变硬件电路反馈环节,将传感器扩展至某计算高点,最后实验得到45 mm三端式磁通门传感器量程扩展的上限,给出了其磁场测量饱和点,并针对磁通门式传感器的量程进一步扩展提出改进方法。