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基于无人机的航磁探测器系统设计

基于无人机的航磁探测器系统设计

作者：杨坤松吉林大学

学位级别：硕士

四旋翼无人机是一种新型的垂直起降无人机，具有体积小、飞行灵活等很多优点，可用于情报获取、地形侦测、航空摄影及地质调查，具有重要的军事和民用价值。四旋翼无人机的姿态控制系统是实现其平稳飞行的基础，对其飞行起着至关重要的... 详细信息

四旋翼无人机是一种新型的垂直起降无人机，具有体积小、飞行灵活等很多优点，可用于情报获取、地形侦测、航空摄影及地质调查，具有重要的军事和民用价值。四旋翼无人机的姿态控制系统是实现其平稳飞行的基础，对其飞行起着至关重要的作用。本文介绍了国内外四旋翼无人机姿态控制的研究情况，制作姿态校正系统，给出了姿态校正系统的测量结果并对其进行分析，设计了四旋翼无人机的硬件，对四旋翼无人机的姿态控制系统进行研制和姿态控制算法的理论研究，将所研制的姿态控制系统应用于四旋翼无人机中，实现对四旋翼飞行器的姿态控制，验证该姿态控制系统的可行性。在航空磁测的过程中，需要在飞机上装载高精度的磁力仪。而由于飞机上不可避免的铁磁性及金属物质的存在，以及飞机航向和运动姿态的变化，会产生很大的非探测目标的干扰磁场。因此，为了保证磁力仪测量出准确结果，需要消除这种干扰。本文利用测地磁补干扰、软补偿的方法来进行磁干扰补偿。首先通过阐明磁干扰产生的基本原理，分析航空磁测过程中产生的干扰磁场的类型与性质，建立相应的数学模型。然后再进行一些特殊飞行，得到计算补偿系数所必须的实验数据，从而进行补偿系数的计算。得到补偿系数后，就可以在飞机实时飞行的时候得到相对准确的地磁场。所有的数据处理和数值计算，如：解方程组、求数值微分、图形显示等，主要通过Matlab软件来进行。在磁传感器方面，磁场梯度数学性质良好，受磁化方向的影响很小，并且仅根据磁场及其空间梯度张量，经过简单的运算可以实现磁偶极子模型场源的定位，不受磁偶极子极矩的大小和方向的影响。本文先分析了磁偶极子的正弦交流磁场与静磁场的等效条件，然后基于差分代替微分的思想，以磁偶极子模型线圈为磁场源，设计实现了能够同时测量空间一点磁场及其梯度的传感器。发射部分采用变压器升压提高电流，接收部分采用放大、滤波、放大的结构进行测量，在测量间距按一定规律变化时，结果变化符合相应规律，经过校正后可以进行一定范围内粗略的定位。此传感器对磁场及其梯度测量有参考价值。

关键词：无人机电磁研究空间梯度

车顶绝缘子表面水珠及降落水滴电场分布及其对闪络特性的影响

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高电压技术 2017年第2期43卷 557-566页

作者：吴广宁邵梦春彭松杨坤松张血琴西南交通大学电气工程学院

绝缘子表面水珠、水膜及降落水滴引起的电场畸变会使电场强度过大从而会引发放电,破坏憎水性,同时对其闪络特性有一定的影响。为此,分析了水滴参数在不同电场旋转角的作用下对水珠表面电场的影响,探究了降落水滴对空间电场及闪络特性的... 详细信息

绝缘子表面水珠、水膜及降落水滴引起的电场畸变会使电场强度过大从而会引发放电,破坏憎水性,同时对其闪络特性有一定的影响。为此,分析了水滴参数在不同电场旋转角的作用下对水珠表面电场的影响,探究了降落水滴对空间电场及闪络特性的影响。研究结果表明:水珠表面电场畸变特征与原始电场强度方向有关,为优化电场分布可以考虑改变绝缘子空间电场方向,使水珠处于电场旋转角θ较小的电场环境中;染污水滴滴落时空间电场强度增强,高电场强度区域增多,电弧沿着间隙和导电水流发展,可能导致引起高压端直接对车顶击穿;水滴周围电场强度最大值随气流速度的增大而增大,但水滴偏转角会影响闪络路径,因此只有适当的低速气流才会加大绝缘子闪络概率。

关键词：车顶绝缘子水珠电场旋转角气流速度电场增强因子闪络特性

分离水珠对车顶绝缘子沿面电场影响及相应优化改进措施

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高电压技术 2015年第5期41卷 1651-1658页

作者：曹保江罗蜀彩杨坤松邵梦春吴广宁西南交通大学电气工程学院

针对动车组车顶绝缘子低温、凝露、大雾天气下易引发闪络事故,以受电弓绝缘子为研究对象,建立绝缘子表面水珠简化的平行电极3维计算模型。采用电场旋转角定义水珠的外加电场方向,研究了外加电场下最大电场增强因子与电场旋转角的关系,... 详细信息

针对动车组车顶绝缘子低温、凝露、大雾天气下易引发闪络事故,以受电弓绝缘子为研究对象,建立绝缘子表面水珠简化的平行电极3维计算模型。采用电场旋转角定义水珠的外加电场方向,研究了外加电场下最大电场增强因子与电场旋转角的关系,得到了2者之间的函数关系,以此分析了车顶绝缘子均压环的优化设置参数。研究结果表明:含分离水珠的车顶绝缘子表面电场畸变与外加场强方向有关,最大场强点位于等电位面与水珠的切点处,端切点处电场的畸变比顶切点处更明显;考虑体积为1μL的半球形水珠分布于车顶绝缘子不同位置的电场增强因子变化,优化高压端伞裙表面最大场强的原则,确定了均压环半径R=90 mm、距离高压端高度H=49 mm、截面半径r=20 mm的最佳均压环配置方案。

关键词：车顶绝缘子水珠闪络电场旋转角电场增强因子均压环

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过电压对高速列车车顶绝缘子沿面电场的影响

高压电器 2016年第2期52卷 97-102页

作者：邵梦春杨坤松吴广宁西南交通大学电气工程学院成都610031

车顶绝缘子作为高速列车车顶的高压绝缘器件,不仅承受正常工况下牵引变电所输出的27.5 k V的单相工频交流电压,还会频繁的遭受过电压的冲击。过电压会影响车顶绝缘子表面的电场分布,当绝缘子受污或是表面产生干燥带时这种影响更加明显,... 详细信息

车顶绝缘子作为高速列车车顶的高压绝缘器件,不仅承受正常工况下牵引变电所输出的27.5 k V的单相工频交流电压,还会频繁的遭受过电压的冲击。过电压会影响车顶绝缘子表面的电场分布,当绝缘子受污或是表面产生干燥带时这种影响更加明显,这将对系统的安全运行产生严重的威胁。文中分析了分相过电压和雷电过电压对不同受污程度绝缘子的电位和电场分布的影响,得到:绝缘子沿面单点电场大小与过电压幅值成正比。清洁绝缘子沿面电场与过电压频率无关,对染污绝缘子无论其表面是否出现干燥带,谐波频率增大时电场分布的容性特征更明显,但不改变当污秽电导率变化时绝缘子表面纯阻性或纯容性时的电场分布。以上结论为深入研究过电压对绝缘子沿面电场的影响机理提供了理论基础。

关键词：车顶绝缘子过电压高频谐波电场分布

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水滴降落对列车车顶电场的影响及应对策略

高电压技术 2014年第6期40卷 1748-1755页

作者：孙继星吴广宁高国强杨坤松徐跃胡学永西南交通大学电气工程学院成都610031 青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266061

雾、雨环境中高速列车车顶容易发生击穿烧蚀从而引发事故。针对该问题研究了车顶高压端水滴降落对车顶电场分布的影响,提出了高速列车车顶绝缘优化策略。通过对影响车顶电场的有效水滴分析,建立了车顶分层电场模型,讨论了有效水滴及其... 详细信息

雾、雨环境中高速列车车顶容易发生击穿烧蚀从而引发事故。针对该问题研究了车顶高压端水滴降落对车顶电场分布的影响,提出了高速列车车顶绝缘优化策略。通过对影响车顶电场的有效水滴分析,建立了车顶分层电场模型,讨论了有效水滴及其周围电场分布状况;利用有限元分析方法建立了仿真模型并讨论了列车速度、水滴速度、车顶设计状况对电场的影响。结果表明：接触网上水滴分布一定时,列车速度升高过程中由有效水滴造成的车顶电场畸变存在最大值,当列车速度为10～15 m/s时,车顶电场畸变程度最大;同时电场畸变程度随接触网上水滴分布密度增大而增大;车顶不平时会升高低压侧电场强度,采用平整车顶会降低低压侧电场强度,但会使高压侧电场强度升高;而采用绝缘材料设计较平整的车顶会降低两侧电场强度,从而减少车顶击穿烧蚀,达到优化目的。

关键词：水滴列车车顶湿度气流电场受电弓

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高速列车车顶绝缘子积污分布特性及优化策略

西南交通大学学报 2014年第2期49卷 343-350页

作者：孙继星罗蜀彩吴广宁高国强杨坤松胡学永西南交通大学电气工程学院四川成都610031 青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266061

针对冬季雨、雾环境电气化铁路高速列车车顶绝缘子积污问题,利用流体力学理论分析了高速气流中污秽颗粒的受力和运动,用聚团流化理论对绝缘子表面污秽受力后粘附与分离状况进行了分析,建立了流体力学仿真模型,研究了高速列车车顶绝缘子... 详细信息

针对冬季雨、雾环境电气化铁路高速列车车顶绝缘子积污问题,利用流体力学理论分析了高速气流中污秽颗粒的受力和运动,用聚团流化理论对绝缘子表面污秽受力后粘附与分离状况进行了分析,建立了流体力学仿真模型,研究了高速列车车顶绝缘子积污特性,提出了减少表面积污密度的策略.研究结果表明:低温环境高速气流中,车顶绝缘子迎风面与背风面积污较为严重,且主要分布在伞裙根部,侧面积污较轻分布于绝缘子伞裙;无伞棱结构污秽在绝缘子表面分布均匀,积污量较少;积污密度随伞裙下倾角的增大而渐增大,随伞裙间距的增大而减小,建议采用绝缘子伞裙上倾角为8°、下倾角为0°、伞裙下表面无伞楞的结构.

关键词：污秽绝缘子湿度流体体积分数粘附

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高速铁路电力贯通线路并网倒闸条件的研究

铁道学报 2014年第6期36卷 21-26页

作者：张博文陈劲草杨坤松高国强吴广宁西南交通大学电气工程学院四川成都610031 上海铁路局杭州供电段浙江杭州310009

电力贯通线路为铁路沿线信号和通信设备提供稳定电源,其安全稳定工作具有重要意义,而并网倒闸是保证电力贯通线路安全稳定工作的重要措施之一,但国内外关于铁路领域全电缆电力贯通线路能否并网倒闸并无定论。本文在电缆线路特性研究的... 详细信息

电力贯通线路为铁路沿线信号和通信设备提供稳定电源,其安全稳定工作具有重要意义,而并网倒闸是保证电力贯通线路安全稳定工作的重要措施之一,但国内外关于铁路领域全电缆电力贯通线路能否并网倒闸并无定论。本文在电缆线路特性研究的基础上,对宁海到临海配电所区段全电缆电力贯通线路及其沿线负荷进行建模仿真,并根据现场全电缆贯通线路限流和线路过负荷保护整定要求,通过仿真计算得到该区段的并网倒闸技术条件,最后利用现场试验对仿真结果给予验证。结果表明,当保证并网电源之间的相位差在20°以内,或者电压幅值比不大于20%,均可实现安全并网。该结论可以为电力贯通线路设计与施工提供技术参考。

关键词：高速铁路电力贯通线并网倒闸

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浅析炼油装置仪表测量管路用阀门种类的选用

中国设备工程 2018年第3期 97-98页

作者：杨坤松福建联合石油化工有限公司福建泉州362800

实际上,人们所用各种汽油、柴油、重油等燃料均需要经过炼制形成,因此,在石油化工企业,炼油装置必不可少。仪表测量是用来测量炼油装置的压力、温度、介质等,有效保护装置的重要部分,而阀门则是安装在仪表测量管路上,用来调节压力、温度... 详细信息

实际上,人们所用各种汽油、柴油、重油等燃料均需要经过炼制形成,因此,在石油化工企业,炼油装置必不可少。仪表测量是用来测量炼油装置的压力、温度、介质等,有效保护装置的重要部分,而阀门则是安装在仪表测量管路上,用来调节压力、温度,或者截止、流通介质等的重要设备。阀门的性能直接关系到整个测量管路系统的可靠性,炼油效率与质量,因此,选用优良且适当的阀门非常重要。文章主要介绍了仪表测量管路中的阀门类型,并分析选用了适当的阀门,有效保护炼油装置的安全性,节约炼油成本,提高石油化工企业经济效益。

关键词：炼油装置仪表测量管路阀门选型应用

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浅谈在线激光分析仪在催化再生烟气的应用

云南化工 2018年第5期45卷 31-32页

作者：杨坤松福建联合石油化工有限公司福建泉州362800

主要介绍了在线激光分析仪的特点及原理,并且以催化再生烟气O2、CO、CO2等重要组分测量为应用实例,介绍了SERVOTOUGH Laser2900激光气体分析仪在工业生产过程中的应用及经济价值。并介绍了在线激光气体分析仪在实际使用中的维护要求。

关键词：激光激光分析仪催化再生烟气