基于联合磁感受机制的仿生地磁传感器

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作者 石宏开 王庆蒙 +1 位作者 唐瑞琦 宋涛 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期128-132,共5页

仿生地磁导航技术模拟生物感受地磁场的机制进行导航,涉及仿生技术、弱磁检测技术和导航技术等多个领域。实现对生物地磁导航模仿的前提是充分了解生物的磁感受机制,目前被广泛认可的生物磁感受机制主要是磁颗粒机制和自由基对机制,但... 仿生地磁导航技术模拟生物感受地磁场的机制进行导航,涉及仿生技术、弱磁检测技术和导航技术等多个领域。实现对生物地磁导航模仿的前提是充分了解生物的磁感受机制,目前被广泛认可的生物磁感受机制主要是磁颗粒机制和自由基对机制,但这两种机制都存在一定的局限性。有研究表明这两种磁感受机制存在某种耦合。基于磁颗粒与自由基对联合机制,设计了一种新的仿生地磁传感器。该传感器通过软磁材料制作的磁棒来模仿生物体内的磁颗粒,并利用高灵敏度磁传感器来模仿自由基对的磁响应,进而实现对地球磁场信息的感知。利用地磁场模拟装置对仿生地磁传感器进行磁场测试,并通过神经网络获得了传感器测量值与地磁参数之间的映射关系,从而验证了仿生地磁传感器对磁偏角和磁倾角检测的可行性。实测结果表明:基于神经网络算法的仿生地磁传感器具有较高的测量精度,通过模拟导航测试也证明了该传感器在地磁导航领域具有良好的发展前景。 展开更多

关键词 联合磁感受机制 仿生地磁传感器 矢量磁场测量 模拟导航测试

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海上拖曳式地磁矢量测量系统研制及海试

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作者 罗建刚 李海虎 +6 位作者 刘静晓 李海兵 郭子伟 孙宁 付碧波 张峰 李学砚 《物探与化探》 CAS 2024年第6期1455-1462,共8页

地磁场是空间中的矢量场,传统海洋磁力测量以地磁总场强度测量为主,丰富的地磁矢量场信息未能被充分获取和利用。鉴于当前现状,研制了海上拖曳式地磁矢量测量系统,该测量系统可应用于海上动态条件下,并最终测量获得地理坐标系下的地磁... 地磁场是空间中的矢量场,传统海洋磁力测量以地磁总场强度测量为主,丰富的地磁矢量场信息未能被充分获取和利用。鉴于当前现状,研制了海上拖曳式地磁矢量测量系统,该测量系统可应用于海上动态条件下,并最终测量获得地理坐标系下的地磁矢量场信息。对该测量系统开展了海上测量试验,完成了网格测线和重复线测量;海上实测数据经预处理后,重复线内符合精度优于6.7 nT、交叉点内符合精度优于6 nT,表明该测量系统初步具备了海上地磁矢量场测量的能力,可应用于近海或远海的地磁场测量任务,获得更加丰富的地磁场信息。 展开更多

关键词 海洋地磁测量 矢量场 磁通门传感器 测量系统 海上试验

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基于磁流体填充微腔结构的光纤磁场矢量传感器

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作者 王贵禹 吴垚 +2 位作者 范元籍 陈雪峰 于秀娟 《黑龙江大学自然科学学报》 CAS 2024年第2期225-232,共8页

研制了一种基于磁流体填充的微腔式马赫-曾德干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)结构的高灵敏的光纤磁场矢量传感器。采用大错位熔接三段单模光纤形成开腔结构,便于将磁流体注入传感器的开腔中,将MZI传感器封装在注有稀释磁流体... 研制了一种基于磁流体填充的微腔式马赫-曾德干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)结构的高灵敏的光纤磁场矢量传感器。采用大错位熔接三段单模光纤形成开腔结构,便于将磁流体注入传感器的开腔中,将MZI传感器封装在注有稀释磁流体的玻璃毛细管制成磁场传感器。由于磁流体的折射率会随着施加磁场的变化而改变,MZI的传输光谱会相应发生漂移。通过监测传输光谱的波长漂移,可以检测磁场强度。实验结果表明,具有轴向不对称结构的开腔式MZI传感器具有测量磁场的能力,在3.0~10.0 mT的磁场范围内灵敏度高达-5.51 nm/mT。该MZI磁场传感器由于其灵敏度高、结构紧凑、成本低的优点,适用于磁场测量。 展开更多

关键词 光纤传感器 磁场传感器 马赫-曾德干涉仪 磁流体 矢量传感器

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二维双通路正交式声表面波矢量磁场传感器

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作者 吴雨桐 贾雅娜 王文 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期860-864,共5页

声表面波(SAW)矢量磁场传感器因对空间磁场方向具有高度指向性而展现出良好的应用前景。然而单通路传感器存在的响应随机性和可靠性较低等问题,限制了其在精确磁场测量中的应用。针对高灵敏空间矢量磁场的检测需求,提出了一种高灵敏的SA... 声表面波(SAW)矢量磁场传感器因对空间磁场方向具有高度指向性而展现出良好的应用前景。然而单通路传感器存在的响应随机性和可靠性较低等问题,限制了其在精确磁场测量中的应用。针对高灵敏空间矢量磁场的检测需求,提出了一种高灵敏的SAW矢量磁场传感器及二维双通路正交式结构设计方法。该传感器采用平面半导体工艺在ST-90°X石英基底上沉积金属铝叉指换能器,形成延迟线结构,并利用磁控溅射技术在声传播路径上沉积各向异性的钴铁硼(CoFeB)磁敏薄膜。实验结果表明,所设计的200 MHz SAW磁场传感器在SAW传播方向与外加磁场垂直时,其相位响应灵敏度为55.214(°)/Oe,且在不同方向磁场下差异明显,展现出良好的重复性与稳定性。二维双通路正交式结构保持了单通路元件的高灵敏度特性,为实现高精度二维全平面磁场检测提供了新的思路与方案。 展开更多

关键词 声表面波 矢量磁场传感器 钴铁硼薄膜 磁场指向性

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三轴磁传感器误差校准方法研究进展

5

作者 孙一田 张永明 +1 位作者 郎婷婷 苗宗成 《微纳电子技术》 CAS 2024年第6期31-37,共7页

三轴磁传感器在实际应用中不可避免地会受到非正交误差、灵敏度不一致误差、零点偏移误差等多种干扰,若在使用前未经有效校准,将导致显著的测量误差。在对三轴磁传感器误差机理进行分析的基础上,综述了磁传感器误差校准的方法,主要分为... 三轴磁传感器在实际应用中不可避免地会受到非正交误差、灵敏度不一致误差、零点偏移误差等多种干扰,若在使用前未经有效校准,将导致显著的测量误差。在对三轴磁传感器误差机理进行分析的基础上,综述了磁传感器误差校准的方法,主要分为匀强磁场和非匀强磁场校准两个方面,详细探讨了匀强磁场环境下的矢量校准和标量校准两种不同的策略,矢量校准强调对各轴分别实现校准,而标量校准则把各轴输出模值视为恒定,并分析了非匀强磁场环境下不同校准方法的原理,深入探讨了各方法可能存在的优势和不足。最后,对未来磁传感器校准的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 三轴磁传感器 匀强磁场 矢量校准 标量校准 非匀强磁场

原文传递

航姿系统矢量传感器非对准误差及其校正 被引量：22

6

作者 李翔 王勇军 李智 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期266-271,共6页

航姿参考系统中三轴磁强计与三轴加速度计常采用椭球拟合法进行误差校正与补偿,其缺点是校正后不同传感器之间以及传感器坐标系与载体坐标系之间往往还存在非对准误差。由定量分析得知此类非对准误差所引起的航姿参考系统航向角误差具... 航姿参考系统中三轴磁强计与三轴加速度计常采用椭球拟合法进行误差校正与补偿,其缺点是校正后不同传感器之间以及传感器坐标系与载体坐标系之间往往还存在非对准误差。由定量分析得知此类非对准误差所引起的航姿参考系统航向角误差具有常值误差与半圆罗差之和的形式。利用地磁矢量与重力矢量的点积为常数这一性质,并结合三维旋转矩阵的小角度近似表达式,对椭球拟合法校正后的传感器非对准误差进行了补偿,在不同磁干扰条件下均可使校正效果得到改善,航向剩余误差(均方根)平均减小30%以上。 展开更多

关键词 矢量传感器 误差校正 椭球拟合 航姿参考系统

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一种新型低频声矢量场采集系统的设计与实现 被引量：10

7

作者 邢传玺 朴胜春 +1 位作者 刘振江 张虎 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2800-2805,共6页

针对低频声矢量场测量技术,设计和实现了一种声矢量场探测系统。其特点是将矢量水听器、信号采集设备、罗经与电源集成一体,传感器输出的模拟信号直接在其内部进行模数转换,避免了模拟信号由于长距离传输所造成的衰减和干扰,且易于布放... 针对低频声矢量场测量技术,设计和实现了一种声矢量场探测系统。其特点是将矢量水听器、信号采集设备、罗经与电源集成一体,传感器输出的模拟信号直接在其内部进行模数转换,避免了模拟信号由于长距离传输所造成的衰减和干扰,且易于布放回收。该系统可同步测量声场空间的声压和质点振速3个正交分量的数据,所得到的数据即可以采用自容式存储在系统内部TF卡中,亦可通过经优化设计的带宽3 MB/s的高速RS485总线实时传输。回收内部数据时可通过Mass storage协议利用预留USB接口来实现读取数据,无需开启罐体。该系统进行了实验室验证实验,并以潜标的形式进行了海上试验,对爆炸声信号进行了测量并对获得数据进行处理。结果表明,该系统工作可靠稳定,系统平均功率为350 mW,准确地获取了声矢量信号数据,可广泛应用于低频声矢量场探测领域。 展开更多

关键词 声矢量场 数据采集 矢量水听器 潜标

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航姿系统矢量场传感器校正的双内积法 被引量：3

8

作者 李翔 宋百麒 王勇军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期852-857,共6页

三轴磁强计与加速度计广泛用于航姿系统中,针对其误差补偿问题,提出一种基于双内积的校正方法。该方法利用了地磁场和重力矢量自身模值守恒,以及二者在旋转轴上投影的不变性。该方法能克服基于椭球拟合的校正方法无法补偿非对准误差的缺... 三轴磁强计与加速度计广泛用于航姿系统中,针对其误差补偿问题,提出一种基于双内积的校正方法。该方法利用了地磁场和重力矢量自身模值守恒,以及二者在旋转轴上投影的不变性。该方法能克服基于椭球拟合的校正方法无法补偿非对准误差的缺陷,实现三轴磁强计及加速度计的完全校正。实验结果表明,该方法能有效改善航姿系统的精度且操作简便。 展开更多

关键词 矢量传感器 误差补偿 内积 姿态测量

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基于双电磁矢量传感器的近场源多参数估计 被引量：7

9

作者 黄家才 石要武 陶建武 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期848-854,共7页

基于双电磁矢量传感器(EVSs),提出一种新的近场源频率、波达方向(DOA)、距离和极化参数联合估计方法。该方法首先计算近场源的频率以及其在两个电磁矢量传感器处的二维DOA和极化参数,然后利用几何方法或搜索方法,得到近场源的距离估计... 基于双电磁矢量传感器(EVSs),提出一种新的近场源频率、波达方向(DOA)、距离和极化参数联合估计方法。该方法首先计算近场源的频率以及其在两个电磁矢量传感器处的二维DOA和极化参数,然后利用几何方法或搜索方法,得到近场源的距离估计。该方法仅需要两个电磁矢量传感器,节约了阵列孔径,适合于阵列孔径有限的场合。估计过程中仅需一次互相关以及特征分解等简单的运算,且各参数自动配对,节省了运算量。实验结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 极化估计 距离估计 DOA估计 频率估计 电磁矢量传感器 近场源

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由矢量水听器阵反演海底地声参数 被引量：9

10

作者 李风华 孙梅 张仁和 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期895-902,共8页

矢量水听器能同时测量声压和质点振速信号,为了对这些信息在海底地声参数反演中加以充分利用,根据声传播理论研究了不同号简正波对声矢量场的影响,并在此基础上提出了一种将声压和质点振速相联合的地声反演方法.理论与实验研究表明,对... 矢量水听器能同时测量声压和质点振速信号,为了对这些信息在海底地声参数反演中加以充分利用,根据声传播理论研究了不同号简正波对声矢量场的影响,并在此基础上提出了一种将声压和质点振速相联合的地声反演方法.理论与实验研究表明,对声压和质点水平振速而言,低号简正波往往占主要贡献,而对于质点垂直振速,高号简正波的贡献更大.海底地声参数反演的数值仿真与实验结果表明,基于矢量水听器阵的地声反演方法可以有效降低海底声学参数反演的不确定性.这为矢量水听器应用于海洋环境监测提供了一种新方法. 展开更多

关键词 矢量水听器 矢量声场 地声反演 匹配场

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压差式矢量水听器驻波场校准实验研究 被引量：5

11

作者 吕文磊 庞盟 +5 位作者 王利威 张敏 周宏朴 廖延彪 康崇 苑立波 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1079-1086,共8页

压差式矢量水听器的校准一直是国内尚未解决的难题,针对此问题设计了一种基于光纤传感的压差式矢量水听器,对其传感原理进行了理论分析,为其设计了驻波场校准方案,对驻波场校准此类压差式矢量水听器进行了理论分析和计算机仿真,最后对... 压差式矢量水听器的校准一直是国内尚未解决的难题,针对此问题设计了一种基于光纤传感的压差式矢量水听器,对其传感原理进行了理论分析,为其设计了驻波场校准方案,对驻波场校准此类压差式矢量水听器进行了理论分析和计算机仿真,最后对此压差式矢量水听器进行了声压灵敏度和方向性的测试,实验结果与理论分析和计算机仿真比较吻合.这些研究对压差式矢量水听器的应用具有重要的意义. 展开更多

关键词 矢量水听器 压差式 驻波场 光纤传感

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基于优化向量场直方图法的机器人避障方法 被引量：3

12

作者 张锋 周生 +1 位作者 张金 高安同 《四川兵工学报》 CAS 2013年第10期102-104,共3页

为解决移动机器人在未知环境下的路径规划问题,从多传感器信息融合入手,研究了基于向量场直方图法的移动机器人避障方法,分析了向量场直方图法的特点,并对向量场直方图法进行了优化;仿真结果表明:该方法能在复杂未知环境中避开障碍物并... 为解决移动机器人在未知环境下的路径规划问题,从多传感器信息融合入手,研究了基于向量场直方图法的移动机器人避障方法,分析了向量场直方图法的特点,并对向量场直方图法进行了优化;仿真结果表明:该方法能在复杂未知环境中避开障碍物并寻找最优路径,验证了该优化算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 机器人避障 向量场直方图 多传感器信息融合

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基于MUSIC算法的近场空速估计 被引量：3

13

作者 虞飞 陶建武 +1 位作者 曾宾 钱立林 《计量学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期477-481,共5页

研究了基于声矢量传感器阵列的近场空速估计问题。首先，在声矢量传感器近场阵列输出模型的基础上，考虑声波在连续、均匀稳定气流中的传播原理，构建了稳定气流作用下近场质点振速测量模型，模型导向矢量中包含了待估计的空速信息。在... 研究了基于声矢量传感器阵列的近场空速估计问题。首先，在声矢量传感器近场阵列输出模型的基础上，考虑声波在连续、均匀稳定气流中的传播原理，构建了稳定气流作用下近场质点振速测量模型，模型导向矢量中包含了待估计的空速信息。在此基础上，提出了一种近场空速估计的MUSIC算法，为评价算法估计性能，推导了空速估计的克拉美-罗界表达式。仿真实验验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 计量学 空速估计 声矢量传感器阵列 近场 MUSIC

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一种新型工频磁场测量仪的设计 被引量：1

14

作者 廖文平 李丽 +7 位作者 贺慧勇 刘嘉文 王燕 赵丹 商梅雪 李杰 徐鹏 魏明生 《现代电子技术》 北大核心 2015年第20期110-113,共4页

针对工频磁场测量的灵活性和便携性需求,提出了一种测量仪可任意姿态放置的工频磁场测量仪设计方案,该方案把加速度传感器和磁场传感器结合起来得到工频磁场水平方向和竖直方向上的分量,而无需对测量仪进行调平操作。该磁场测量仪包括... 针对工频磁场测量的灵活性和便携性需求,提出了一种测量仪可任意姿态放置的工频磁场测量仪设计方案,该方案把加速度传感器和磁场传感器结合起来得到工频磁场水平方向和竖直方向上的分量,而无需对测量仪进行调平操作。该磁场测量仪包括三轴磁感应线圈、信号调理和A/D转换电路组成的磁场传感器模块及控制与处理模块、加速度传感器模块、存储和显示模块等部分。初步试验表明该方案可行,解决了传统工频磁场测量仪测量磁场水平分量和竖直分量需要调平的问题,结构简单、使用灵活,有一定的开发应用价值。 展开更多

关键词 磁场测量仪 工频磁场 加速度传感器 磁场矢量分解

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基于卡尔曼滤波的无速度传感器矢量控制系统 被引量：3

15

作者 梁中华 马丽勤 胡庆 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2002年第5期408-410,共3页

从卡尔曼滤波器的理论出发 ,结合感应电机数学模型 ,设计了获取异步电动机转子位置、转子速度和转子磁通的扩展卡尔曼观测器模型 .仿真结果表明 ,该方案能使系统获得良好的动态性能 ,对负载扰动具有很强的抑制能力 。

关键词 卡尔曼滤波 无速度传感器 磁场定向 矢量控制 感应电机

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基于钢丝绳弱磁在线检测技术的研究 被引量：7

16

作者 肖汉斌 周永华 陶德馨 《起重运输机械》 2009年第3期80-83,共4页

阐述了钢丝绳弱磁检测技术的原理,介绍了利用自身实验室的工作条件,在室内新型钢丝绳—滑轮综合性能试验机上安装弱磁钢丝绳定量检测系统,在线检测钢丝绳的断丝、磨损、疲劳和锈蚀等情况,对弱磁钢丝绳定量检测系统的应用进行重复性和一... 阐述了钢丝绳弱磁检测技术的原理,介绍了利用自身实验室的工作条件,在室内新型钢丝绳—滑轮综合性能试验机上安装弱磁钢丝绳定量检测系统,在线检测钢丝绳的断丝、磨损、疲劳和锈蚀等情况,对弱磁钢丝绳定量检测系统的应用进行重复性和一致性的试验,分析了相关数据,总结了试验所得出的结论,为弱磁钢丝绳检测技术的改进提供经验。 展开更多

关键词 弱磁 传感器 钢丝绳 磁场矢量合成

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基于高阶ESPRIT的单声矢量水听器近场声源定位 被引量：1

17

作者 肖大为 程锦房 +1 位作者 姬庆 喻鹏 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期11-14,共4页

为避免传统近场定位算法需要三维搜索,计算量大的问题,该文结合高阶累积量提出一种适用于单矢量水听器近场声源定位的旋转不变子空间(ESPRIT)算法。首先通过定义一系列的四阶累积量矩阵,获得了3个不变性矩阵,然后从这些不变矩阵中提取... 为避免传统近场定位算法需要三维搜索,计算量大的问题,该文结合高阶累积量提出一种适用于单矢量水听器近场声源定位的旋转不变子空间(ESPRIT)算法。首先通过定义一系列的四阶累积量矩阵,获得了3个不变性矩阵,然后从这些不变矩阵中提取近场源的位置信息,该方法可以得到目标的方位角、俯仰角和距离的封闭形式的解。最后通过仿真验证了本算法的有效性。 展开更多

关键词 近场 声源定位估计 矢量水听器 高阶累积量 旋转不变子空间(ESPRIT)

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基于深度神经网络的SOFC电堆温度场建模 被引量：4

18

作者 武鑫 吴万哲 +2 位作者 白浩 王祺 熊星宇 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期55-60,共6页

基于石英光纤温度传感器和直角坐标机械手,设计并搭建一种SOFC电堆温度场测量系统。然后应用上述系统测量模拟电堆的阴极气道温度数据。根据采集的数据,基于深度神经网络方法建立模拟电堆温度场模型,并与基于支持向量机方法的电堆温度... 基于石英光纤温度传感器和直角坐标机械手,设计并搭建一种SOFC电堆温度场测量系统。然后应用上述系统测量模拟电堆的阴极气道温度数据。根据采集的数据,基于深度神经网络方法建立模拟电堆温度场模型,并与基于支持向量机方法的电堆温度场模型进行对比。结果显示:深度神经网络电堆温度场模型的训练时间更短,预测精度更高,其平均绝对误差和均方根误差分别为支持向量机电堆温度场模型的45.2%和47.4%,更有利于该文中电堆温度场建模。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 深度神经网络 支持向量机 温度传感器 电堆温度场测量

原文传递

基于磁场传感器磁成像装置研究

19

作者 赵晓锋 陈子轩 杜西亮 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1856-1862,共7页

针对空间磁场矢量分布情况,给出一种空间磁场测量和成像的装置,主要由磁场矢量传感器、三维移动平台和信号处理电路等部分构成。在待测磁场空间中,通过三维移动平台调整磁场矢量传感器的测量位置,然后利用传感器测量相应位置处的磁场分... 针对空间磁场矢量分布情况,给出一种空间磁场测量和成像的装置,主要由磁场矢量传感器、三维移动平台和信号处理电路等部分构成。在待测磁场空间中,通过三维移动平台调整磁场矢量传感器的测量位置,然后利用传感器测量相应位置处的磁场分量(Bx、By和Bz),采用信号处理电路并行对传感器的输出电压进行放大、滤波、调零和A/D转换等处理。在微控制器进行数字滤波和数据传输后,利用软件分析和处理获取的数据,并绘制空间磁场矢量分布图。实验结果表明在一定待测磁场范围内,该磁成像装置能够实现永磁铁附近的空间磁场相应位置的磁场矢量测量,并形成磁场分布图,该装置可以对-1000 Gs~+1000 Gs的磁场进行测量,磁场分辨率为2 Gs,空间分辨率为3 mm3。 展开更多

关键词 磁场矢量分布 磁成像 磁场矢量传感器 空间磁场

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磁通集聚器放大磁场分布及矢量选择特性研究 被引量：1

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作者 陈国彬 杨会 张晓明 《磁性材料及器件》 CAS 2017年第5期10-14,72,共6页

主要针对T型磁通集聚器结构间隙内轴向放大磁场分布特性以及放大磁场矢量,选择性利用三维有限元静磁特性仿真分析及实验验证的方法进行了一系列的分析研究。结果表明,间隙内放大磁场分布均匀区与结构间隙区域具有相似的截面形状,该均匀... 主要针对T型磁通集聚器结构间隙内轴向放大磁场分布特性以及放大磁场矢量,选择性利用三维有限元静磁特性仿真分析及实验验证的方法进行了一系列的分析研究。结果表明,间隙内放大磁场分布均匀区与结构间隙区域具有相似的截面形状,该均匀区的大小与间隙截面积成正比并与间隙距离成反比。另外,通过仿真和实验验证了集聚器能够放大轴向环境磁场强度,缩小横向磁场强度,具有矢量选择特性。该结论为矢量磁传感器增大灵敏度提供了一定的应用基础。 展开更多

关键词 磁通集聚器 分布特性 矢量选择 有限元 磁传感器 静磁场

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