基于频域电磁法及矩形线圈的未爆弹探测方法研究

发布时间：2023-11-28 19:11

　　钻入地下的未爆弹、地雷等爆炸物种类繁多、分布情况复杂、危险性高,其阻碍土地的开发与利用,威胁民众的生命财产安全,尤其是在战争、武器系统定型试验中,各个试验场区、机场跑道等急需快速、准确的探测方法找到钻入地下的未爆武器系统,因此未爆弹的探测、定位及排除具有重要的现实意义,区别于广泛采用的时域探测系统,本文旨在研究地下未爆弹的频域探测原理与方法,主要工作如下:(1)介绍了频域电磁法中基于导电半空间模型的二阶矢量势理论(SOVP)及Dodd and Deeds法,给出了基本线圈传感器在空场及物场下的场量计算公式,研究了导电半空间中涡流的分布规律及其影响因素。通过对比分析不同应用背景下的线圈传感器的配置方法及感应特性,提出可将磁场方向性和均匀性更好的矩形平面线圈应用于地下未爆弹的探测中。(2)从发射-接收线圈弱耦合的角度出发,基于二阶矢量势理论及Maxwell有限元仿真,分析了线圈配置、尺寸、轴间夹角、中心轴位置等因素对线圈耦合特性的影响,进而设计了一种具有高灵敏度的分离式垂直耦合矩形平面线圈传感器。同时适当的分离距离还将提高传感器的探测深度及抗干扰性,使其具有鉴别小型金属杂物的能力。(3)基...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 未爆弹探测系统的发展
        1.2.2 频域探测技术的发展
        1.2.3 平面电磁传感器的研究现状
    1.3 本文结构安排
第二章 频域电磁法的原理及线圈传感特性
    2.1 频域电磁法的原理
        2.1.1 导电半空间的感应磁场和涡流场
        2.1.2 数字解调技术
        2.1.3 弹体结构及地下未爆弹的探测
    2.2 电磁线圈传感器及其配置
        2.2.1 不同形状的电磁线圈传感器
        2.2.2 单发射单接收式
        2.2.3 单发射多接收式
        2.2.4 阵列式
    2.3 矩形平面线圈传感器
    2.4 本章小结
第三章 垂直耦合的矩形平面线圈传感器的设计
    3.1 耦合关系与接收线圈的磁通量
    3.2 矩形线圈耦合特性的有限元仿真分析
        3.2.1 Ansoft Maxwell有限元分析平台
        3.2.2 仿真设计—模型及参数化分析
        3.2.3 垂直耦合的矩形平面线圈传感器设计
    3.3 基于简化模型的未爆弹响应定性分析
        3.3.1 简化模型及其二次响应场量分析
        3.3.2 简化模型的频率响应
        3.3.3 未解决的问题
    3.4 探测深度的优化及抗干扰设计
    3.5 水平定位与垂直定位的设计
        3.5.1 敏感区的标定及水平定位
        3.5.2 垂直定位
    3.6 本章小结
第四章 未爆弹频域探测系统及其关键技术
    4.1 系统整体架构及主要技术指标
    4.2 激励电路模块的设计
    4.3 前置程控放大电路的设计
    4.4 基于半周期采样的数字解调方法
    4.5 上位机软件
    4.6 本章小结
第五章 未爆弹探测及定位的实验验证
    5.1 传感器的参数优化及骨架设计
        5.1.1 接收线圈中心轴的垂直位置
        5.1.2 线圈中心轴间的夹角
        5.1.3 线圈之间的水平间距及抗干扰设计
    5.2 未爆弹的频率响应
    5.3 探测深度的优化及未爆弹的垂直定位
    5.4 传感器的敏感区及未爆弹的水平定位
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3868768