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仪器仪表学报 2019年第1期40卷 85-91页

作者：王言章纪诚李吉生石佳晴李京杰地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130026 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130026

针对组成传统磁梯度仪的两个磁通门激励信号非同源性会导致磁梯仪准确度低的问题,设计了同源偶次谐波磁通门磁梯度仪,利用激励信号的同源性提高了磁梯度准确度。首先重构同源和非同源磁梯度仪的理论输出模型,通过拟合偶次谐波磁通门磁... 详细信息

针对组成传统磁梯度仪的两个磁通门激励信号非同源性会导致磁梯仪准确度低的问题,设计了同源偶次谐波磁通门磁梯度仪,利用激励信号的同源性提高了磁梯度准确度。首先重构同源和非同源磁梯度仪的理论输出模型,通过拟合偶次谐波磁通门磁芯的磁滞回线,获取理论输出模型中各参数值,实现表达式定量化;然后仿真一定频率误差范围内同源和非同源磁梯度仪的输出信号,输出误差百分比分别为0.001 8%和0.092%,同源磁梯度仪误差减小98%;最后设计同源偶次谐波磁通门磁梯度仪,分别测试同源磁梯度仪及由两个Mag-03磁通门搭建的非同源磁梯度仪的输出信号,1 h时间内磁梯度计算结果误差范围为0.6和1.3 nT/m,同源磁梯度仪误差减小53.85%。

关键词：同源偶次谐波磁通门磁梯度仪误差一致性理论输出模型表达式定量化

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同源偶次谐波磁通门磁梯度仪研究

同源偶次谐波磁通门磁梯度仪研究

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作者：纪诚吉林大学

学位级别：硕士

磁梯度是描绘磁场环境沿某方向变化的重要指标,其测量值为两点磁场值与其间距离的比值。磁梯度相较于总场,具有明显的空间指向性,对于磁异常有极高的分辨能力。由多个磁通门组合搭建的磁通门磁梯度仪由于其体积小、结构简单、稳定性好... 详细信息

磁梯度是描绘磁场环境沿某方向变化的重要指标,其测量值为两点磁场值与其间距离的比值。磁梯度相较于总场,具有明显的空间指向性,对于磁异常有极高的分辨能力。由多个磁通门组合搭建的磁通门磁梯度仪由于其体积小、结构简单、稳定性好、灵敏度高的特点,广泛应用于空间、航空、航海等领域的磁梯度测量。在磁通门磁梯度仪的研制过程中,测量两点磁场的磁通门传感器受工艺影响存在不一致的问题,其不一致性将降低梯度计算结果准确度。为解决此问题,本文提出同源磁通门磁梯度仪,通过激励信号同源的方式提高磁梯度仪两个传感器的一致性,在梯度计算中将激励信号误差进行差分计算,进而提高磁梯度仪准确度。本文的核心内容如下:1.通过引入频率误差因子,重构磁通门磁梯度仪的理论输出表达式,并根据磁芯规格将表达式定量化。仿真频率误差在一定范围内,其对同源和非同源磁梯度仪计算结果的影响。2.根据激励信号的同源性设计激励线圈串联的同源磁通门磁梯度仪探头。探头设计主要包括磁芯选择,骨架设计及激励、感应、反馈线圈匝数设计。3.根据闭环磁通门电路设计原理设计同源磁通门磁梯度仪的硬件电路。同源磁通门磁梯度仪的硬件电路主要包括激励电路,感应信号处理电路,反馈回路,调零基准电路四部分。4.与非同源磁通门磁梯度仪对比实验。同源磁通门磁梯度仪与由两个Mag-03传感器组成的非同源磁通门磁梯度仪测量同一磁梯度值,对比两种磁梯度仪的测量结果。同源磁通门磁梯度仪计算结果误差减小53.85%,实验结果与仿真结果吻合,同源方式能够提升磁梯度仪的测量准确度。

关键词：同源磁通门磁梯度仪理论输出模型表达式定量化误差一致性

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