弱磁探測在礦產(chǎn)資源勘查、空間科學(xué)研究、地震電磁監(jiān)測、國防軍事預(yù)警等領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,是關(guān)系國計(jì)民生和國家安全的核心技術(shù)之一,高靈敏度、低噪聲磁場傳感方法是弱磁探測的前提。當(dāng)前,在眾多矢量磁場傳感技術(shù)中,磁通門傳感器以其成本、體積、性能等方面的均衡優(yōu)勢,被認(rèn)為是綜合性能最佳的弱磁傳感技術(shù),成為一項(xiàng)不可或缺的弱磁探測手段。雖然磁通門傳感技術(shù)的發(fā)展已近百年,然而其當(dāng)前所達(dá)到的磁測水平與其性能潛力仍有很大差距。2003年,隸屬于美國軍方的科研團(tuán)隊(duì)提出了基于隨機(jī)共振原理的級聯(lián)磁通門傳感技術(shù),該技術(shù)結(jié)合非線性系統(tǒng)的耦合振蕩特征,具有單體磁通門傳感技術(shù)無法達(dá)到的磁測靈敏度,有望進(jìn)一步提升磁通門傳感器的磁測性能,實(shí)現(xiàn)亞p T量級的磁場傳感。發(fā)展至今,國際上形成了集理論研究、方法應(yīng)用、技術(shù)實(shí)現(xiàn)于一體的科研團(tuán)隊(duì),基本完成了系統(tǒng)的級聯(lián)磁通門傳感技術(shù)的理論體系搭建與樣機(jī)實(shí)現(xiàn),整體處于發(fā)展上升階段。反觀國內(nèi),雖有科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了磁通門隨機(jī)共振理論的相關(guān)研究,但未形成完整的理論體系,仍處于預(yù)研起步階段,與國外存在一定的差距。為形成完整的級聯(lián)磁通門傳感技術(shù)體系,縮小與國外科研團(tuán)隊(duì)之間的差距,進(jìn)一步釋放級聯(lián)磁通門傳... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 磁通門傳感器的發(fā)展與分類
        1.2.2 級聯(lián)磁通門傳感器研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究目的和意義
    1.4 論文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
        1.4.1 論文研究內(nèi)容
        1.4.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 耦合振蕩原理分析與實(shí)驗(yàn)原型研制
    2.1 引言
    2.2 級聯(lián)磁通門系統(tǒng)及級聯(lián)耦合振蕩
        2.2.1 軟磁材料的磁化動力學(xué)模型及雙穩(wěn)態(tài)特征
        2.2.2 級聯(lián)磁通門系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
        2.2.3 級聯(lián)耦合振蕩形成條件及頻率特征
    2.3 級聯(lián)磁通門傳感器的探頭設(shè)計(jì)
        2.3.1 磁通門磁芯材料選取與尺寸參數(shù)
        2.3.2 磁通門探頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作
    2.4 磁通耦合電路的設(shè)計(jì)與制作
        2.4.1 磁通耦合電路的基本結(jié)構(gòu)
        2.4.2 電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    2.5 時間差-磁場檢測原理及數(shù)字式檢測系統(tǒng)搭建
        2.5.1 時間差-磁場檢測原理
        2.5.2 數(shù)字式時間差檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作
    2.6 傳感器標(biāo)定設(shè)備與測試環(huán)境
        2.6.1 磁屏蔽環(huán)境
        2.6.2 傳感器標(biāo)定設(shè)備
    2.7 本章小結(jié)
第3章 狀態(tài)反饋對于磁場檢測靈敏度的調(diào)節(jié)機(jī)制
    3.1 引言
    3.2 級聯(lián)系統(tǒng)的磁場檢測靈敏度及調(diào)節(jié)方法
        3.2.1 磁場檢測靈敏度
        3.2.2 磁場檢測靈敏度特征
    3.3 狀態(tài)反饋對于級聯(lián)系統(tǒng)影響的理論驗(yàn)證與仿真評估
        3.3.1 狀態(tài)反饋式級聯(lián)磁通門系統(tǒng)
        3.3.2 級聯(lián)磁通門系統(tǒng)的數(shù)值模型仿真
    3.4 狀態(tài)反饋對于級聯(lián)系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.4.1 級聯(lián)磁通門傳感器的狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 注入鎖定及其噪聲抑制機(jī)理
    4.1 引言
    4.2 注入鎖定及其阿諾德現(xiàn)象
    4.3 注入鎖定對級聯(lián)磁通門系統(tǒng)的影響分析
        4.3.1 注入鎖定在級聯(lián)系統(tǒng)中的表現(xiàn)
        4.3.2 注入鎖定對級聯(lián)系統(tǒng)影響的數(shù)值仿真
    4.4 注入鎖定噪聲抑制作用的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.4.1 級聯(lián)磁通門傳感器的注入鎖定實(shí)現(xiàn)
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 磁通門元件之間的磁通串?dāng)_抑制
    5.1 引言
    5.2 磁通串?dāng)_對級聯(lián)耦合振蕩的影響分析
    5.3 磁通門元件的排列方式與仿真分析
    5.4 元件縱向排列式磁通門探頭及其磁通串?dāng)_評估
    5.5 本章小結(jié)
第6章 磁通反饋檢測方法與性能測試
    6.1 引言
    6.2 外磁場對級聯(lián)磁通門傳感器的影響分析
        6.2.1 外磁場對級聯(lián)系統(tǒng)工作狀態(tài)的影響
        6.2.2 外磁場對時間差檢測方法的影響
    6.3 基于時間差原理的磁通反饋檢測方法設(shè)計(jì)
        6.3.1 模擬輸出式時間差檢測方法
        6.3.2 磁場的閉環(huán)檢測方法實(shí)現(xiàn)
    6.4 磁通反饋式級聯(lián)磁通門傳感器的設(shè)計(jì)及性能測試
        6.4.1 級聯(lián)系統(tǒng)的控制過程分析
        6.4.2 注入鎖定與狀態(tài)反饋的聯(lián)合應(yīng)用及參數(shù)確定
        6.4.3 傳感器的性能測試與對比
    6.5 本章小結(jié)
第7章 級聯(lián)磁通門傳感器的應(yīng)用嘗試
    7.1 引言
    7.2 地磁補(bǔ)償與傳感器開放環(huán)境中的控制流程
    7.3 傳感器長期穩(wěn)定性測試
    7.4 開放環(huán)境下的地鐵磁場干擾測試與數(shù)據(jù)分析
    7.5 電磁屏蔽環(huán)境下的地鐵磁場干擾測試與數(shù)據(jù)分析
    7.6 本章小結(jié)
第8章 總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及攻讀博士期間科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]北京地磁場環(huán)境干擾分析[J]. 張秀玲,暢國平,張明東.  地震地磁觀測與研究. 2018(06)
[2]崇明地震臺ELF觀測數(shù)據(jù)受地鐵干擾情況分析[J]. 施俊杰,龔耀,朱培育,朱佳苗,趙俊香,魏薇,戴樂翔.  山西地震. 2018(01)
[3]RTD型磁通門傳感器檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王言章,李京杰,劉維,趙辰陽,陳思宇.  傳感器與微系統(tǒng). 2015(09)
[4]高斯噪聲和弱正弦信號驅(qū)動的時間差型磁通門傳感器[J]. 楊波,卜雄洙,王新征,于靖.  物理學(xué)報(bào). 2014(20)
[5]Sallen-Key低通濾波器高頻饋通現(xiàn)象的原因及解決[J]. 叢超,陳文奇,王聞博.  電子世界. 2014(05)
[6]一種遲滯時間差型磁通門檢測方法[J]. 孫曉燕,劉詩斌,劉仕偉.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2013(09)
[7]基于反饋的時間差磁通門隨機(jī)共振研究[J]. 盧浩,程德福,王言章,趙蘭霞.  電子學(xué)報(bào). 2012(08)
[8]亥姆霍茲線圈磁場的探究[J]. 朱業(yè)俊,陶小平,孫臘珍.  物理實(shí)驗(yàn). 2010(03)
[9]南京地磁臺地鐵干擾特征分析與抑制處理[J]. 吳利輝,滕云田,王喜珍,謝凡,吳瓊.  地震地磁觀測與研究. 2009 (06)
[10]亥姆霍茲線圈磁場的均勻性分析及誤差估算[J]. 曾曉英.  物理實(shí)驗(yàn). 2000(05)

博士論文
[1]精密測量直流大電流的自激振蕩磁通門法研究[D]. 王農(nóng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]時間差型磁通門傳感器理論建模與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊波.南京理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于隨機(jī)共振理論的磁通門傳感器研究[D]. 葉蘭.華中科技大學(xué) 2013
[2]時間差型磁通門傳感器研究及設(shè)計(jì)[D]. 趙蘭霞.吉林大學(xué) 2012
[3]基于小波分析的地鐵地磁干擾抑制方法研究[D]. 吳利輝.中國地震局地球物理研究所 2009



本文編號：3287739