基于三轴磁通门的地磁场检测系统
发布时间：2021-10-29 22:23
海洋做为地球未完全开发的资源,将成为本世纪的热点,因此水下潜航器在科学考察、军事、商业等方面都将具有非常大的应用前景,而实现水下长时间且高精度的自助导航是目前水下潜航器必须突破的关键技术,也是导航领域研究的难点及亟待解决的问题。由于地磁场模型的建立,因而可利用地磁场数据库来实现地磁场匹配技术,但是目前主要使用的单地磁要素的匹配导航的精度较低。针对水下导航技术的问题,本文在对地磁导航和磁场检测进行大量调研的基础上,选取多地磁要素导航作为地磁导航方法,提出了一种检测多个地磁要素的便携式设备方案。整体设备以检测多个地磁要素为目标,选择磁通门传感器作为磁场检测器件,并在整体设备中加入惯性导航模块。通过对磁通门和惯性测量单元数据的计算,最终得到地磁场总量、垂直分量和水平分量。为实现对磁场要素的检测,研制出基于电磁感应原理的三轴磁通门检测系统,主要有以下部分:磁通门探头、激励电路、惯性模块、感应电路及微处理器。本文首先对磁通门原理进行了详细的阐述,并在此基础上,根据地磁场微弱磁场的特性,制备出陶瓷材料的环形磁通门传感器,设计出激励电路和基于二次谐波的感应电路,最后由单片机将采集到的磁场信息和惯性测...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微型双轴磁通门芯片
能够评估磁芯材料，开闭环，回路形状与激励波形对。展现状磁通门发展较晚，且受到基础工业和标定设备等方磁通门传感器设备的性能仍不能和国外领先技术相我国检测仪器的弱项。哈尔滨工业大学 MEMS 中心为了制备出体积小重量磁传感器，采用微机械加工方法制备出微型磁通门膜电铸这两种途径制备微型磁通门磁芯的工艺，提高敏度。杨建中等人[33]研制出基于 MEMS 工艺的微型磁通门和 MEMS 进行结合的又一产物，在航空测磁方面，了很大作用，主要依据磁通门理论和各类微型磁通门制一款双轴的小型磁通门传感器。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文度的方法。数值模拟表明，当励磁电流足够强到饱和磁芯时，感应电压波波谱由高阶偶次谐波组成。由于高次偶次谐波的幅值与二次谐波的幅值相此可以通过检测几个重要谐波来提高灵敏度。利用由激励的 2、4、6 和 8的方波组成的参考波形，发现与单独使用 2 次谐波参考的情况相比，传感敏度提高了 2.6 倍。所提出的技术能够帮助提高 CMOS 微型磁通门的灵敏2015 年，Lu 等人[36]介绍一种新型的三轴小型磁强计，它由平面磁通门正交铁磁导轨组成，磁芯中心位于铁磁导轨上，整体结构如图 1-5 所示。感器具有十字形铁磁芯，该铁磁芯对角地放置在正方形励磁线圈上，在该励磁线圈下分配了两对用于平面内磁场检测的拾取线圈。这种新颖的器件认为非常适合扩展到由当前 CMOS-MEMS 技术制造的硅传感器，并且强便携式工业电子领域中应用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地磁偏角倾角绝对测量技术发展现状综述[J]. 张涛,张策,滕云田,范晓勇,王晓美. 仪器仪表学报. 2018(08)
[2]一种基于Kalman滤波算法的组合式温度传感器的研究[J]. 周艳平,丁纪祥,胡乃平. 工业仪表与自动化装置. 2016(05)
[3]水下机器人发展趋势[J]. 徐玉如,李彭超. 自然杂志. 2011(03)
[4]AUV的研究现状与发展趋势[J]. 马伟锋,胡震. 火力与指挥控制. 2008(06)
[5]微型磁通门式磁敏感器（MEMSMag）[J]. 杨建中,尤政,刘刚,康春磊,田扬超. 功能材料与器件学报. 2008(02)
[6]自主水下航行器导航技术[J]. 严卫生,徐德民,李俊,张福斌. 火力与指挥控制. 2004(06)
[7]微型磁通门工艺的研究[J]. 游余新,王东红,陈伟平,王蔚,兰慕杰,王喜莲,于杰. 哈尔滨工业大学学报. 2003(03)
[8]CTM—302型三分量高分辨率磁通门磁力仪的研制与应用[J]. 刘士杰,卢军,马连元,汤静波,霍冠群. 地球物理学报. 1990(05)
[9]0.1nT分辨力便携式磁通门磁强计的设计[J]. 李大明. 吉林大学自然科学学报. 1985(04)
硕士论文
[1]方波激励磁通门接口ASIC设计[D]. 董俅.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3465492
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微型双轴磁通门芯片
能够评估磁芯材料，开闭环，回路形状与激励波形对。展现状磁通门发展较晚，且受到基础工业和标定设备等方磁通门传感器设备的性能仍不能和国外领先技术相我国检测仪器的弱项。哈尔滨工业大学 MEMS 中心为了制备出体积小重量磁传感器，采用微机械加工方法制备出微型磁通门膜电铸这两种途径制备微型磁通门磁芯的工艺，提高敏度。杨建中等人[33]研制出基于 MEMS 工艺的微型磁通门和 MEMS 进行结合的又一产物，在航空测磁方面，了很大作用，主要依据磁通门理论和各类微型磁通门制一款双轴的小型磁通门传感器。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文度的方法。数值模拟表明，当励磁电流足够强到饱和磁芯时，感应电压波波谱由高阶偶次谐波组成。由于高次偶次谐波的幅值与二次谐波的幅值相此可以通过检测几个重要谐波来提高灵敏度。利用由激励的 2、4、6 和 8的方波组成的参考波形，发现与单独使用 2 次谐波参考的情况相比，传感敏度提高了 2.6 倍。所提出的技术能够帮助提高 CMOS 微型磁通门的灵敏2015 年，Lu 等人[36]介绍一种新型的三轴小型磁强计，它由平面磁通门正交铁磁导轨组成，磁芯中心位于铁磁导轨上，整体结构如图 1-5 所示。感器具有十字形铁磁芯，该铁磁芯对角地放置在正方形励磁线圈上，在该励磁线圈下分配了两对用于平面内磁场检测的拾取线圈。这种新颖的器件认为非常适合扩展到由当前 CMOS-MEMS 技术制造的硅传感器，并且强便携式工业电子领域中应用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地磁偏角倾角绝对测量技术发展现状综述[J]. 张涛,张策,滕云田,范晓勇,王晓美. 仪器仪表学报. 2018(08)
[2]一种基于Kalman滤波算法的组合式温度传感器的研究[J]. 周艳平,丁纪祥,胡乃平. 工业仪表与自动化装置. 2016(05)
[3]水下机器人发展趋势[J]. 徐玉如,李彭超. 自然杂志. 2011(03)
[4]AUV的研究现状与发展趋势[J]. 马伟锋,胡震. 火力与指挥控制. 2008(06)
[5]微型磁通门式磁敏感器（MEMSMag）[J]. 杨建中,尤政,刘刚,康春磊,田扬超. 功能材料与器件学报. 2008(02)
[6]自主水下航行器导航技术[J]. 严卫生,徐德民,李俊,张福斌. 火力与指挥控制. 2004(06)
[7]微型磁通门工艺的研究[J]. 游余新,王东红,陈伟平,王蔚,兰慕杰,王喜莲,于杰. 哈尔滨工业大学学报. 2003(03)
[8]CTM—302型三分量高分辨率磁通门磁力仪的研制与应用[J]. 刘士杰,卢军,马连元,汤静波,霍冠群. 地球物理学报. 1990(05)
[9]0.1nT分辨力便携式磁通门磁强计的设计[J]. 李大明. 吉林大学自然科学学报. 1985(04)
硕士论文
[1]方波激励磁通门接口ASIC设计[D]. 董俅.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3465492
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3465492.html
