地空频率域电磁探测空心线圈磁传感技术研究
发布时间：2021-04-10 14:18
地空频率域电磁法结合航空电磁法探测效率高和地面电磁法发射功率大的优势,近年来得到了快速发展。但是,该方法采用接收空中垂直磁场信号的方式获取地下电阻率信息,空中垂直磁场相对较弱,且随着收发距的增大迅速衰减。其次,传感器空中移动接收信号会因为姿态变化耦合其他分量信号,引入姿态噪声,同时旋翼机的载重较低,对传感器的重量提出较高要求。本文针对以上问题做了如下工作:1)为确定传感器的设计需求,介绍了地空频率域电磁法的原理,并分析了其响应信号的特征。分析了空心线圈传感器测量磁场信号的基本原理,给出了空心线圈传感器的灵敏度计算公式,确定了适合地空频率域探测的阻尼状态。2)研究了空心线圈传感器的优化设计方法,建立空心线圈内阻、分布电容、电感、匹配电阻和重量的数学模型,针对空心线圈的源阻抗特点设计差分前置放大电路。建立空心线圈传感器的等效噪声模型,分析了传感器等效电压噪声与线圈匝数和直径的关系。最后针对实际应用需求,建立基于重量约束的传感器噪声优化设计模型,计算获得最优解。3)设计了三分量空心线圈传感器。针对各分量传感器之间的相互影响问题,做了相应仿真分析,进而确定了垂直共心的三分量线圈结构。然后,定量...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外带芯感应式传感器
（a）MFS-06e （b）AMTC-30 （c）空心磁芯线圈传感器 图 1.1 国内外带芯感应式传感器空心线圈传感器广泛应用于电磁探测中，现有的常用于电磁探测的感应式空心线圈传感器主要有：加拿大凤凰公司的 MTEM-AL[26]，加拿大 Geonics 公司生产的 Rigid-coil 和 3D-3 传感器[27]，用于地面电磁探测； Chen 等人详细分析了AEM 传感器的优化设计方法，研制了高灵敏度机载瞬变电磁传感器[28]，直径为1.1 m，谐振频率为 35.6 kHz； Chen 等人优化设计的低噪声航空瞬变电磁传感器[26]，重量为 2.5 kg。吉林大学符磊等人采用磁通负反馈的方式降低传感器谐振频率噪声，研制了应用于瞬变电磁探测系统的空心线圈传感器[29]。以上传感器均为时间域电磁法设计，未讨论线圈传感器的频域特性，且尺寸较大，重量较高
第 1 章绪论在三分量传感器研究方面，Asaf Grosz 等人研制的小尺寸三轴正交搜索线圈器[30,31]如图 1.3 所示。传感器由三个正交的单分量磁传感器组成，其灵敏度 12pT/Hz1/2，尺寸为 72 mm×69 mm×69 mm，所有的线圈与电路均放置在一蔽盒中。在设计过程中考虑了三分正交传感器之间的串扰问题，感应式传感串扰主要是线圈感应电流产生的二次磁场以及磁芯串扰。为降低串扰对测量响，提出了一种三轴感应磁传感器的串扰补偿方法，并进行了实验验证，证补偿算法的可行性。试验结果表明，在整个磁力计带宽中串扰已经降低到以下。此外， Shi 等人优化设计了一款三轴感应磁力仪[32]，在补偿传感器之间串扰的基础上，考虑了三轴感应磁力仪的不正交角度对系统测量的影响基于非线性最小二乘法的不正交角度校正法对感应式磁力仪进行校正。
【参考文献】：
期刊论文
[1]阵列式浅地表电磁探测系统控制模式研究[J]. 周逢道,郭群,郭英杰,白冉明,李刚. 仪器仪表学报. 2018(07)
[2]星载感应式空心磁芯磁传感器的研究[J]. 王言章,黄文雪,时洪宇. 仪器仪表学报. 2017(12)
[3]多分量地震监测系统AETA的感应式磁传感器磁棒研制[J]. 雍珊珊,王新安,庞瑞涛,金秀如,曾敬武,韩朝相,徐伯星. 北京大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]电磁法勘探中梯度场测量方法研究[J]. 刘长胜,刘鹏,曾新森,张景元,史志辉. 仪器仪表学报. 2017(04)
[5]伪随机码相关检测的MDS-MAP定位算法[J]. 刘洲洲,张亚杰. 电子测量与仪器学报. 2017(02)
[6]一种用于TEM高灵敏度感应式磁场传感器设计[J]. 刘凯,米晓利,朱万华,闫彬,刘雷松,方广有. 地球物理学报. 2014(10)
[7]基于磁通负反馈结构的高灵敏度感应式磁场传感器研制[J]. 朱万华,底青云,刘雷松,闫彬,刘凯,方广有. 地球物理学报. 2013(11)
[8]固定翼航空电磁系统的线圈姿态及吊舱摆动影响研究与校正[J]. 王琦,林君,于生宝,李冰冰,朱凯光. 地球物理学报. 2013(11)
[9]磁通负反馈空心线圈传感器特性和噪声研究[J]. 符磊,林君,王言章,王世隆,杨蒙蒙. 仪器仪表学报. 2013(06)
[10]接地电性源空地瞬变电磁探测传感器的研制[J]. 林君,符磊,王言章,徐江,嵇艳鞠,杨蒙蒙. 吉林大学学报(工学版). 2014(03)
博士论文
[1]广域电磁测深仪关键技术研究[D]. 蒋奇云.中南大学 2010
硕士论文
[1]AMT磁场传感器的研究[D]. 陈兴朋.中南大学 2012
[2]感应式磁传感器线圈参数及其接口电路的研究[D]. 邵英秋.吉林大学 2008
本文编号：3129790
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外带芯感应式传感器
（a）MFS-06e （b）AMTC-30 （c）空心磁芯线圈传感器 图 1.1 国内外带芯感应式传感器空心线圈传感器广泛应用于电磁探测中，现有的常用于电磁探测的感应式空心线圈传感器主要有：加拿大凤凰公司的 MTEM-AL[26]，加拿大 Geonics 公司生产的 Rigid-coil 和 3D-3 传感器[27]，用于地面电磁探测； Chen 等人详细分析了AEM 传感器的优化设计方法，研制了高灵敏度机载瞬变电磁传感器[28]，直径为1.1 m，谐振频率为 35.6 kHz； Chen 等人优化设计的低噪声航空瞬变电磁传感器[26]，重量为 2.5 kg。吉林大学符磊等人采用磁通负反馈的方式降低传感器谐振频率噪声，研制了应用于瞬变电磁探测系统的空心线圈传感器[29]。以上传感器均为时间域电磁法设计，未讨论线圈传感器的频域特性，且尺寸较大，重量较高
第 1 章绪论在三分量传感器研究方面，Asaf Grosz 等人研制的小尺寸三轴正交搜索线圈器[30,31]如图 1.3 所示。传感器由三个正交的单分量磁传感器组成，其灵敏度 12pT/Hz1/2，尺寸为 72 mm×69 mm×69 mm，所有的线圈与电路均放置在一蔽盒中。在设计过程中考虑了三分正交传感器之间的串扰问题，感应式传感串扰主要是线圈感应电流产生的二次磁场以及磁芯串扰。为降低串扰对测量响，提出了一种三轴感应磁传感器的串扰补偿方法，并进行了实验验证，证补偿算法的可行性。试验结果表明，在整个磁力计带宽中串扰已经降低到以下。此外， Shi 等人优化设计了一款三轴感应磁力仪[32]，在补偿传感器之间串扰的基础上，考虑了三轴感应磁力仪的不正交角度对系统测量的影响基于非线性最小二乘法的不正交角度校正法对感应式磁力仪进行校正。
【参考文献】：
期刊论文
[1]阵列式浅地表电磁探测系统控制模式研究[J]. 周逢道,郭群,郭英杰,白冉明,李刚. 仪器仪表学报. 2018(07)
[2]星载感应式空心磁芯磁传感器的研究[J]. 王言章,黄文雪,时洪宇. 仪器仪表学报. 2017(12)
[3]多分量地震监测系统AETA的感应式磁传感器磁棒研制[J]. 雍珊珊,王新安,庞瑞涛,金秀如,曾敬武,韩朝相,徐伯星. 北京大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]电磁法勘探中梯度场测量方法研究[J]. 刘长胜,刘鹏,曾新森,张景元,史志辉. 仪器仪表学报. 2017(04)
[5]伪随机码相关检测的MDS-MAP定位算法[J]. 刘洲洲,张亚杰. 电子测量与仪器学报. 2017(02)
[6]一种用于TEM高灵敏度感应式磁场传感器设计[J]. 刘凯,米晓利,朱万华,闫彬,刘雷松,方广有. 地球物理学报. 2014(10)
[7]基于磁通负反馈结构的高灵敏度感应式磁场传感器研制[J]. 朱万华,底青云,刘雷松,闫彬,刘凯,方广有. 地球物理学报. 2013(11)
[8]固定翼航空电磁系统的线圈姿态及吊舱摆动影响研究与校正[J]. 王琦,林君,于生宝,李冰冰,朱凯光. 地球物理学报. 2013(11)
[9]磁通负反馈空心线圈传感器特性和噪声研究[J]. 符磊,林君,王言章,王世隆,杨蒙蒙. 仪器仪表学报. 2013(06)
[10]接地电性源空地瞬变电磁探测传感器的研制[J]. 林君,符磊,王言章,徐江,嵇艳鞠,杨蒙蒙. 吉林大学学报(工学版). 2014(03)
博士论文
[1]广域电磁测深仪关键技术研究[D]. 蒋奇云.中南大学 2010
硕士论文
[1]AMT磁场传感器的研究[D]. 陈兴朋.中南大学 2012
[2]感应式磁传感器线圈参数及其接口电路的研究[D]. 邵英秋.吉林大学 2008
本文编号：3129790
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