自“十三五”科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃提出以來,對深地、深空、深海的探索從未停止,磁傳感器在其中扮演著重要的角色。磁通門傳感器因為其工作穩(wěn)定,結構簡單等特點,是探測低頻或直流磁場的主要手段。由于磁測需求不斷提高,國際上掀起了對新型磁通門傳感技術的探索浪潮,旨在研究結構更簡單、指標更優(yōu)良,適用范圍更廣的磁通門磁力儀。時間差（RTD）型磁通門傳感技術是一種新型的磁通門磁測技術,它采用時間域的測量方法,有效規(guī)避了傳統(tǒng)偶次諧波型磁通門無法避免的探頭對稱性誤差,具有結構簡單,功耗低等特點。自2005年以來,國際上開展了對RTD型磁通門傳感器細致的研究,其中涉及到對傳感器工作原理的分析,傳感器敏感元件的結構、外圍電路進行了設計,取得了一定得成果。但是磁芯的磁滯特性是磁通門傳感器的基礎,磁滯回線的內(nèi)在波動特性限制了該傳感器性能的進一步提升。因此,本文從磁芯的內(nèi)稟參數(shù)矯頑力出發(fā),以矯頑力的波動性表征磁滯回線的波動性,分析并量化了矯頑力的波動對傳感器輸出的影響,建立了RTD型磁通門傳感器的動態(tài)磁滯模型。在此基礎上對傳感器靈敏度和噪聲水平進行了研究,建立了RTD型磁通門傳感器的近零磁場下的靈敏度模型和噪聲傳遞模型;... 

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

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 弱磁檢測中的磁通門傳感器
        1.1.2 磁通門磁力儀的研究背景
        1.1.3 磁滯回線模型的研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 磁通門傳感器的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 RTD型磁通門傳感器及磁滯模型的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 RTD型傳感技術研究中存在的問題
    1.3 本文研究目的和意義
    1.4 論文研究內(nèi)容和結構安排
        1.4.1 論文研究內(nèi)容
        1.4.2 論文結構安排
第2章 RTD型磁通門的磁滯狀態(tài)分析及傳感原理
    2.1 引言
    2.2 磁滯模型的理論基礎
        2.2.1 磁芯的磁化過程
        2.2.2 靜態(tài)磁滯:Jiles-Atherton模型
        2.2.3 動態(tài)磁滯:自由能（Free energy）模型
    2.3 RTD型磁通門傳感原理及其數(shù)學描述
    2.4 本章小結
第3章 RTD型磁通門傳感器的動態(tài)磁滯模型
    3.1 引言
    3.2 動態(tài)磁滯模型研究
        3.2.1 矯頑力的隨機分布特性
        3.2.2 雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的勢能函數(shù)
        3.2.3 RTD型磁通門傳感器的動態(tài)磁滯回線模型
    3.3 驗證矯頑力的波動性
        3.3.1 動態(tài)磁滯測量系統(tǒng)設計
        3.3.2 矯頑力波動性的測量結果及其對傳感器性能影響的量化分析
    3.4 本章小結
第4章 基于動態(tài)磁滯的近零磁場下的RTD型磁通門的靈敏度模型
    4.1 引言
    4.2 RTD磁通門傳感器靈敏度建模
        4.2.1 不同激勵波形下的靈敏度
        4.2.2 動態(tài)差分磁導率表征的磁芯磁滯狀態(tài)
        4.2.3 動態(tài)差分磁導率測量系統(tǒng)設計
    4.3 靈敏度模型的計算及結果
        4.3.1 實驗條件
        4.3.2 實驗結果分析
    4.4 本章小結
第5章 基于動態(tài)磁滯模型的噪聲性能優(yōu)化分析
    5.1 引言
    5.2 RTD型磁通門傳感器的噪聲源
        5.2.1 傳感器系統(tǒng)的電子噪聲
        5.2.2 磁芯內(nèi)部的磁噪聲
        5.2.3 RTD型磁通門的噪聲傳遞模型
    5.3 RTD磁通門傳感器的信噪比優(yōu)化方法
        5.3.1 噪聲源與噪聲抑制方法
        5.3.2 噪聲測量結果
    5.4 本章小結
第6章 RTD型磁通門傳感器設計
    6.1 引言
    6.2 RTD磁通門傳感器的探頭結構設計
        6.2.1 磁芯的退磁效應
        6.2.2 RTD型磁通門探頭的結構設計
    6.3 激勵條件及磁芯材料選擇
        6.3.1 磁性材料的選擇
        6.3.2 激勵條件的選擇
    6.4 信號調(diào)理電路及傳感器系統(tǒng)設計
        6.4.1 信號調(diào)理電路設計
        6.4.2 傳感器系統(tǒng)設計
    6.5 本章小結
第7章 RTD型磁通門傳感器測試及處理
    7.1 引言
    7.2 RTD型磁通門傳感器實驗測試及結果分析
    7.3 基于時頻分析的性能提升方法
        7.3.1 SFTD方法的意義及目的
        7.3.2 SFTD方法
        7.3.3 SFTD方法的測試及實驗結果
    7.4 本章小結
第8章 總結與展望
    8.1 主要研究工作與成果
    8.2 本文的創(chuàng)新點
    8.3 后續(xù)工作展望
參考文獻
作者簡介及攻讀博士期間科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]時間差型磁通門傳感器理論建模與實驗研究[D]. 楊波.南京理工大學 2015
[2]時間差型磁通門傳感器研究[D]. 盧浩.吉林大學 2012

碩士論文
[1]RTD型磁通門傳感器數(shù)字量化技術研究[D]. 吳樹軍.吉林大學 2014
[2]超導量子干涉儀應用研究[D]. 陳林.華中科技大學 2006



本文編號：3019721