舰船任意姿态下消磁系统电流变化关系

推导出舰船消磁系统电流在任意航向上有纵倾和横摇时的变化关系；利用主磁航向上消磁系统电流与各干扰量以及地磁场的联系，提出了在磁东航向上利用舰船横摇时消磁系统电流变化关系对垂向感应干扰进行分离的方法，为在同一地点实现对舰船消磁系统跨纬度区抗干扰调整提供了可能．

舰船消磁系统S矩阵及其测量方法

建立了舰船消磁系统舰磁干扰量模拟法的S矩阵数学模型 ,该模型可以用来模拟产生任意地磁场作用下和舰船任意姿态时消磁系统电流变化关系 .提出了利用不同主航向上舰船消磁系统电流与横摇角、地磁场和感应干扰量的变化关系来测量和分析S矩阵元素的方法 ,为解决舰船消磁系统快速抗干扰和跨纬度区调整问题奠定了理论基础 .

磁性物体探测的线性求解方法

利用磁偶极子磁场的逆变换公式，推导出通过物体磁场及其梯度表示的用于解决磁性物体探测等问题中的线性方程组，解决了以往在求解该问题过程中缺乏清晰的理论模型及计算误差较大等问题．在计算机上所作的模拟计算表明该方法是成功的．对该方法的实施硬件及探测器分辨率与探测误差等关系作了一定的讨论．

非线性磁化特性对物体磁性处理过程的影响

在瑞利磁化区中建立了剩余磁化强度随外磁场变化的数学物理模型；研究了在用等比例衰减振幅的工作磁场对物体作用时，物体剩余磁化强度与工作磁场衰减比例常数间的数学关系；讨论了物质非线性磁化特性和磁滞特性对综合消磁过程中工作磁场的要求；在一定程度上说明了不同的消磁标准对比例常数的限制．

磁场测量中的逆问题及其逆变换公式

分析了弱磁场测量中一些逆问题的特征；用矩阵方法给出了磁偶极子的空间磁场公式，并推导出它的相应逆变换公式，即用空间磁场表示的磁偶极矩公式．对逆变换公式在磁性物体定位。

舰船消磁系统S矩阵测量计算机仿真

用舰船消磁系统数学模型 ,实现了消磁系统的计算机仿真 .可以利用这种仿真方法研究一些难以用实验方法研究的消磁系统问题 ,如S矩阵测量分析等 .对消磁系统S矩阵测量过程和分析方法进行了仿真研究 ,调试了S矩阵专用测量程序 .仿真结果证明了S矩阵的不变特征和所提出的测量分析方法是正确的 。

求解舰船消磁系统S矩阵的一种新方法

利用舰船感应干扰系数矩阵和消磁系统传感器检查绕组电磁常数定义了舰船消磁系统模拟特征矩阵———S矩阵.进一步阐述了用S矩阵模拟产生舰船消磁系统在任意地点和任意姿态下的真实消磁电流的原理方法.在定义消磁系统电流状态矩阵基础上,推导了S矩阵各元素新的数学表达式,从而得到S矩阵一种新的求解和测量方法.

磁性物体磁偶极子模型适用性的试验研究

磁偶极子模型是一种简单却有着广泛应用的磁性模型,尤其在磁性目标探测领域有着广泛的应用.针对磁偶极子模型的应用仅仅凭经验和对模型的应用原理没有清晰认识的情况,提出了利用试验研究得到模型应用条件的思路.在近场磁场测量的基础上,建立了通过考察等效磁矩收敛性和磁场相对误差得到磁偶极子模型适用条件的试验研究方法.在理论分析的基础上,对5种不同的磁性物体模型进行了试验研究.试验结果表明,在2.5倍物体长度以上的空间,磁性物体的等效磁矩收敛,并且磁场相对误差很小,可以把磁性物体视作磁偶极子处理,能够满足工程上的要求,为磁偶极子模型的合理应用提供了依据.

潜艇闭环消磁中外部空间的磁场推算

利用实时测量的内部磁场值准确推算出外部空间目标磁场值是潜艇实现闭环消磁要解决的关键技术之一。通过虚拟磁源法,得到了表征潜艇内外空间磁场变化量之间关系的表达式。对利用积分方程法模拟得到的潜艇模型内外空间磁场进行了仿真实验,实验结果表明:用内部数据推算得到的外部空间磁场与仿真数据几乎完全吻合。在实验室用潜艇模型进行了验证实验,推算数据与实测数据依然吻合,相对均方根误差最大为6.5%,该方法可用于潜艇闭环消磁中外部空间磁场推算。

基于六面体单元表面磁场积分法求解三维静磁场

三维静磁场计算分析在工程中具有广阔的应用背景。在磁场积分法求解三维静磁问题中,根据均匀磁化体磁化特征将系数矩阵体积分计算形式化简为面积分计算形式,简化了运算且消除了系数矩阵积分计算的奇异性。为适应任意复杂形体剖分,选择非规则六面体作为剖分单元,导出了其单元耦合系数的解析求解方法,从而消除了传统计算中采用数值积分近似计算带来的误差。基于上述两者分析,建立了基于六面体单元表面积分的三维静磁场计算模型。为验证该方法的正确性和有效性,将其应用于地磁场磁化下球壳和空心圆柱体的空间磁特征分析实例中。计算值和实际值的一致表明该方法完全可应用于工程实际的三维静磁场分析,有一定的工程实用价值。

磁性目标的单点磁梯度张量定位方法

针对以往利用总量磁场(或梯度)或磁场分量测量的定位方法计算量相对较大、定位实时性较差的不足,根据磁偶极子模型基础上的简易方便的磁梯度张量定位模型,利用一个测点的测量值实现了实时磁性定位。利用平面磁梯度测量系统,对定位模型进行了仿真分析,表明该方法具有较高的精度,磁探仪精度、基线距离等是影响定位误差的主要因素,该方法对实际磁定位工作具有一定的参考价值。

基于微粒群算法薄钢板磁场推算中的位置优化

基于积分方程法进行薄钢板两侧磁场推算时方程离散化后容易呈现病态,提出了一种依据磁场计算和剖分单元数进行测量点数的优化方法.该方法利用随机类微粒群(PSO)优化算法确定相应的测量位置分布,不但解决了测量位置优化问题,而且需要的测量点数较少,推算精度大大提高.通过钢板实验中2组不同测量位置的磁场推算实例,验证了优化位置的有效性.

采用随机微粒群算法的舰船消磁系统优化调整

随着舰船消磁技术的发展,消磁线圈的数目越来越多,用于调整消磁系统的常规方法越来越难以实施.为解决这一问题,采用随机微粒群算法对舰船消磁系统进行了优化调整,给出了优化调整数学模型及优化结果.计算例子表明随机微粒群算法在舰船消磁磁场特征均方根最小和峰值最小方面均比常规方法更有优势,而且这种方法还能用于优化与舰船磁场特征相关的任意一个或多个参数.因此,利用这种新方法可以将舰船消磁系统调整到最优状态,从而能够保证舰船的磁性安全.另外,随机微粒群算法具有算法直观,编程简单,计算速度快的优点,可以方便地应用于工程实际.

由舰船垂向分量磁场获得其三分量磁场的研究

三分量测磁仪使用不便,且造价较高,因此提出一种改进的磁场推算法.该法仅用舰船下方某平面上少量测量点的垂向磁场即可算出测量面下方所需场点的舰船三分量磁场.从理论上证明了该方法的可行性,建立了磁场推算的数学模型,在此基础上进行了船模实验.实验证明该算法可行,具有较高的推算精度,且算法直观,编程简单,计算速度快,可以方便地应用于工程实际,对舰船磁防护的研究具有重要价值.

地磁场中空心铁磁圆柱体纵向磁化状态数值分析

在磁探测工作中,将潜艇壳体、武器弹药壳体等铁磁物体等效为空心薄壳铁磁圆柱体,对于分析它们的外部磁特征具有重要意义.采用三维积分方程法,建立了地磁场中空心铁磁圆柱体纵向磁化状态的数学模型,并按照不同的剖分格式进行了计算分析.一个典型实例的计算结果表明,三维积分方程法只需要少量剖分单元就可以很好地满足计算精度要求,大大减少了计算前的数据准备工作量.另外,根据磁感应强度求解问题,计算时间大大少于根据磁场强度求解问题,大幅度地加快了计算速度.三维积分方程法计算结果与实测结果具有很好的一致性,表明该计算方法是有效可行的,非常适合于计算空心薄壳铁磁圆柱体在地磁场中的纵向磁场特征.

基于舰船矢量磁场的定位方法

针对现有舰船磁定位方法的定位精度较大程度上依赖于定位参数初始值的估计精度,提出了基于多目标规划混合优化算法的磁定位方法.该方法利用舰船磁场的衰减特性构造了一种多目标规划的目标函数,通过微分进化算法与方向加速法相结合的优化算法,确定目标函数最优的定位参数.实验证明,所提出的方法仅需已知目标的粗略长度及3个磁传感器所测目标磁场的一部分,就能较准确地确定舰船相对于磁传感器的航迹,其定位结果稳定可靠,不依赖于初始值的估计精度.

一种弱磁作用下铁磁物体感应磁场的计算方法

铁磁物体感应磁场的数值计算研究在舰艇消磁等领域具有重要的应用价值.针对弱磁作用下铁磁物体感应磁场计算的问题,根据均匀磁化体的特点,建立了基于单元表面积分的铁磁物体感应磁场模型.为了解决工程中铁磁物体磁化率难以确定的困难,从弱磁作用下铁磁物体的磁化特点出发,利用磁场垂直分量测量值建立了以单元磁化率为未知量的数学模型,并运用寻优能力强、速度快、易于求解多维优化问题的微粒群算法对磁化率数学模型进行了优化求解,进而用单元表面磁场积分法解算了铁磁物体的感应磁场.通过钢板计算实例中磁场测量值和计算值的比较,表明该方法计算精度较高,能够较好地反映弱磁作用下铁磁物体的感应磁场分布,有一定工程实用价值.

三分量磁场延拓的递推算法

提出一种三分量磁场延拓的递推算法,主要目的是解决三分量磁场的向下延拓问题.应用微分学基本原理,将具有相同水平坐标,不同垂向坐标的点上的三分量磁场,通过磁场的垂向偏导数的积分联系起来.根据磁场向量散度和旋度的性质,将磁场的垂向偏导数与水平方向的偏导数联系起来.这样,在已知一个平面上的磁场时,可以通过递推的办法逐层求取该平面以下任意平面上的三分量磁场.应用实例证明方法的快速性和准确性.

基于遗传算法的磁性目标磁模型

磁性目标形体复杂,磁化不均匀,目前一般采用逆方法拟合测量数据,从而建立其磁模型.文中以系数矩阵的条件数为目标函数,利用遗传算法搜索磁偶极子的位置,同时监测拟合误差,使得目标函数达到最优的同时,拟合误差也满足要求.实测数据的建模结果表明,用该方法建立的磁场模型精度高,对测量误差不敏感,具有很强的鲁棒性.

船舶磁场的面磁荷建模方法及稳定性分析

为提高等效面磁荷磁场推算模型的稳定性及实用性,从其系数矩阵出发进行了稳定性分析研究,提出了面磁荷参数优化选择方法及测量点优化分布方案.为进一步抑制测量误差对推算结果的影响,应用Tikhonov正则化方法对反演模型进行了求解,基于上述方法从总体上改善了面磁荷磁场推算模型的稳定性.设计了两型船模磁场测量实验来检验其有效性.结果表明,船模磁场推算值与测量值吻合较好、稳定性高,可应用于实际工程.