超导/磁阻式复合磁传感器高灵敏及三轴化研究

超导/磁阻式复合磁传感器利用超导磁放大器上千倍的磁场放大能力,可大幅提升磁阻式传感器灵敏度,有望实现fT级的磁场分辨力,满足水下目标探测、生物磁场检测等新型弱磁探测需求。经过几十年的研究,超导/磁阻式复合磁传感器相关工作取得了重要进展和系列成果。首先从复合磁传感器工作原理、高灵敏和三轴化研究现状等方面进行了系统的回顾和总结,其中超导磁放大器的放大倍数在实验上已经超过1 000,低温下(4.2 K)的热噪声仅为2 fT/√Hz,然后针对目前存在的问题对下一步研究工作进行了简要展望。论文相关工作对于提升超导/磁阻式复合传感器性能、促进其推广应用具有重要的借鉴和指导意义。

三轴磁阻传感器误差补偿方法研究

为了获得高精度且稳定的地磁信号,设计了基于磁阻传感器的地磁信号采集与存储系统,并建立三轴磁阻传感器灵敏度误差、非正交误差和零点漂移误差参数模型。根据工程优化设计思想建立误差参数的目标优化函数,应用坐标轮换法获得最优误差补偿参数。利用最优误差补偿参数,通过仿真,使磁测数据标准差从0.03 Gs降低到0.01 Gs。仿真结果表明,通过对实际磁测数据进行误差补偿,可以有效提高磁测数据精度和稳定性。

基于磁阻传感器的旋转弹转速测量系统设计

为了给弹体试验中所发生故障的机理分析提供重要的参考依据,介绍了一种基于HMC1043磁阻传感器的旋转弹转速测量系统的设计。设计主要采用了HMC1043三轴磁阻传感器和PIC24FV32KA301单片机芯片来完成系统功能。在详细阐述系统硬件设计的基础上,对软件设计进行了相应的介绍。实验结果表明:所设计的测量系统能比较准确地测出弹丸的转速。

基于磁阻传感器的地磁数据采集装置

传统的姿态测量方法一般应用陀螺、加速度计或者与GPS组合对载体参数进行数据采集,但是由于成本高、器件精度与结构水平的限制,现在已经无法满足现在复杂的作战环境。提出应用三维磁阻传感器采集地球磁场三维磁场强度,然后经过放大、处理,最终得到理想的地磁数据。经过实验测试,采集装置能够获得理想的地磁信号。

手持式智能三轴磁场检测与定向仪的设计

为了进行弱磁场的测量,设计了一种基于霍尼韦尔HMC1043型磁阻传感器的手持式智能数字三轴磁场检测与定向仪,介绍了它的硬件实现及软件设计方法。在该仪器中,磁阻传感器把外部磁场强度转化为差分电压信号,该信号经过调理放大后送入ADC进行模数转换,转换后的数字量经过AT89S52校准、误差补偿、平均等处理后送入LCD显示,最后给出了样机的整体外形,通过对该仪器的性能测试可知:仪器测量准确,性能优良。

高转速弹丸姿态解算方法研究

针对传统利用三轴磁阻传感器测量姿态角的解算方法计算量大这一问题,根据常规高转速弹丸在飞行过程中偏转角变化小这一特点,提出了一种基于偏转角的计算方法,计算结果既保证了姿态角的解算精度,又减少了计算量,表明了此解算方法的可行性。

矿用随钻轨迹测量装置的设计

针对定向钻进效率高、钻孔深度大,钻孔轨迹可测控、一孔多分支、单孔抽采瓦斯浓度高、钻孔瓦斯抽采区域面积大等优点,本文设计了基于三轴加速度计和磁阻传感器的随钻轨迹测量装置,重点阐述了测量短节的软硬件设计。该方案以磁阻传感器与重力加速度计为核心,孔口计算机与测量短节采用曼彻斯特码通信,实现对钻孔轨迹的实时测量。

基于国产可编程逻辑门阵列的近钻头随钻测量系统设计

在地质勘探、煤矿开采、石油钻井以及地热资源开发中,近钻头随钻测量在实时探测工具姿态等工程参数和地层的地质参数、实施导向钻井中发挥着重要的作用。本文介绍了随钻测量系统的工作原理,重点描述了姿态角的物理模型以及解算方法;同时,基于国产化耐高温的可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片、三轴加速度传感器、三轴磁阻传感器,进行了近钻头随钻测量系统的设计。测试实验结果表明,系统性能指标可满足实际工程应用。