基于线性化参数模型的三轴磁场传感器校准方法

针对三轴磁场传感器零偏误差、刻度因子不一致性误差和非正交误差等,建立了磁场传感器的三个敏感轴与参考正交坐标系的转换矩阵;基于标量校准思想,推导了传感器三轴测量值与磁场标量值之间的线性化参数模型;根据最小二乘原理,进行传感器模型参数辨识。选取两款三轴磁通门磁力仪进行了误差校准实验研究,校准后,传感器的测量误差可以降低一个数量级。在实验过程中,不需要高精度的实验设备,在稳定地磁场环境下即可进行。实验研究表明,此方法是一种方便易行、精度较高的传感器校准方法。

基于改进遗传算法的三轴磁场传感器校正方法研究

针对三分量磁场传感器存在三轴非正交性、三轴灵敏度不一致和零点偏移误差,不能满足磁场精确测量的问题,提出了一种基于改进遗传算法的三轴磁场传感器校正方法。建立了实际传感器的测量模型,分析了误差产生的机理,研究了误差校正的方法,设计了基于遗传算法和改进遗传算法的校正参数求解过程,通过仿真实验和实测实验,验证了校正方法的有效性和改进遗传算法的快速性,经校正后的三轴磁场传感器的测量精度得到大大提高。

非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法研究

针对三轴磁场传感器校正需要已知的匀强磁场环境的问题,提出了一种非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法。通过改变永磁体相对三轴磁场传感器的相对位置,建立了关于三轴非正交性角度、各轴灵敏度不一致数值和永磁体磁矩的误差校正模型,通过遗传算法优化得到三轴磁场传感器的三轴非正交角度和各轴灵敏度不一致数值。通过改变传感器磁轴方向,将两次反向磁场值取平均值得到了传感器各轴的零点偏移量。通过实验证明了非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法的正确性,为三轴磁场传感器实际工程校正提供了一种有效的手段。

新型磁场测量仪设计

针对传统磁场测量方法存在回程差、读数繁琐、很难准确定位等问题,设计了一种新型磁场测量仪。该测量仪以上位机为核心控制单元,结合采集卡、单片机、步进电机驱动器、步进电机、丝杠导轨、三轴磁场传感器、稳压电源等,实现磁感应强度数据的自动采集和存储。测量了载流圆线圈和亥姆霍兹线圈磁场分布,利用Origin软件绘制了线圈轴线方向和垂直于轴线方向的磁感应强度分布图,利用Matalab软件绘制了圆线圈和亥姆霍兹线圈在过轴线的平面上各点的磁感应强度矢量分布图。试验结果表明:该测量仪可以准确测量磁场的三个分量,准确给出磁场的矢量分布图,不仅消除了回程差,而且具有测量速度快、精度高、形象等优点。该测量仪可广泛应用于军事、资源勘探、生命医学、科学研究等领域。

基于FPGA的漏磁采集系统的设计与应用

管道的安全关乎国家的战略发展,对管道进行检测是减少事故发生的重要技术手段。漏磁内检测器能够准确感应出管道金属损失,三轴磁场传感器在很大程度上能够提高检测的准确度。针对管道磁场信息数据量大的特点,本文提出了一种基于FPGA的漏磁数据采集系统。该设计为加快采集系统的数据处理,采用的加速策略包括:合理分布片上内存与片下存储,降低数据读取延迟;采用多通道并行流水结构加速数据处理。FPGA平台利用Intel公司的Cyclone Ⅳ系列芯片作为主芯片,实验结果表明在500 Hz~8 kHz的采样范围内均可正常运行,能满足当前检测器在数据处理方面的性能需求。

基于NB-IoT的停车监测系统

针对目前停车业对车位充分利用、降低成本、实现无人化智能管理的需求,设计并实现了基于窄带物联网(NB-IoT)的停车监测系统。该系统使用高精度地磁传感器实时获取磁场强度,使用微波传感器作为辅助判断,经过滤波算法处理后判断车位状态,通过NBIoT通信模块上传至服务器存至数据库;通过浏览器访问监测系统可监测实时车位状态,实现对车位使用情况的远程管理。测试结果表明,该设计能够准确检测车位的使用情况,对NB-IoT的应用以及智慧城市建设有一定的借鉴意义。

基于PYTHON的多通道漏磁检测系统设计

针对钢管漏磁检测中存在单通道探头检测效率低,缺陷定量困难,仪器不便携带等难题,根据漏磁检测原理设计了一套多通道漏磁检测系统。应用三轴磁场传感器芯片研制了四通道漏磁检测探头;采用Python语言编程控制Arduino开发板进行信号采集、处理及显示;测试系统检测性能并开展缺陷定标试验。结果表明,三轴磁场传感器不仅能高效、准确检测出钢管缺陷,而且具有较高的检测灵敏度;多通道漏磁检测系统既能实现对对钢管的实时检测和显示,且界面简单友好,携带方便。对钢管的漏磁检测具有极高的实用性和市场应用价值。

无人机平台半航空瞬变电磁勘探系统及其应用

近年来,利用无人机平台搭载航空电磁勘探设备已经成为一种发展趋势,本文首先阐述了半航空瞬变电磁系统在国内外的研究进展,然后介绍了一种全新的利用无人直升机搭载的半航空瞬变电磁勘探系统(S-ATEM).S-ATEM系统由发射子系统、接收子系统、数据处理子系统和飞行平台组成,本文对各子系统关键技术及系统指标进行了详细阐述.S-ATEM系统采用无人直升机作为飞行平台,具有发射功率大、长航时、多分量、大探深、机动灵活、可移植性强等特点.利用S-ATEM系统在山东昌邑莲花山铁矿区开展了电磁探测飞行试验,并将探测结果与已知钻孔资料进行了比对,结果表明S-ATEM能够有效反映地下介质的电阻率变化,验证了S-ATEM系统的有效性和实用性.