光纤微弱磁场传感器技术
【摘要】:
磁场测量技术已经在工业、农业、国防,以及生物、医学、宇航等各个部门
获得重要应用。本论文概述了国内外光纤微弱磁场传感器的发展与研究现状。介
绍了非晶态合金的磁致伸缩原理,导出了磁场、应力、测量方向任意时碰致伸缩
与磁场的计算公式,并经试验证实。设计并建立了基于马赫—然得干涉仪的光纤
微弱磁场传感器系统,对马赫—然得干涉仪、磁致伸缩换能器、高频调制与最小
理论可测磁场进行了理论分析;讨论了峰—峰值法测量磁场的原理及应用范围;
分析了误差来源。通过对系统的深入分析研究,创造性地提出用三点法来处理信
号,并用Borland C++ Builder5.0编制了一可运行于windows环境下的程序,用来
实现三点法的自动测量,使系统的响应时间缩短,测量动态范围扩大,并分析了
三点法的优缺点。创新性地提出用遗传算法来拟合传感器输出信号,以达到探测
磁场的目的,为了能够对各种典型情况下传感器输出信号的模拟仿真,笔者编制
了一程序,通过很多次试验,证实了把遗传算法应用到光纤弱磁检测中是可行的。
本文
所作研究对将来系统的实用化打下了一定的理论基础,具有重要的参考价值。
【关键词】:光纤;传感器;磁场测量;Mach-Zehnder于涉仪;遗传算法 【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP212.1
【DOI】:CNKI:CDMD:2.2001.007319
【目录】:
- 第一章 绪论7-14
- 1.1 光纤磁场传感器的发展及研究现状7-10
- 1.1.1 基于Fabry-Perot干涉仪的光纤磁场传感器8-9
- 1.1.2 基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤磁场传感器9
- 1.1.3 基于Michelson干涉仪的光纤磁场传感器9-10
- 1.2 光纤弱磁场传感器所面临的问题10-11
- 1.3 本文的主要工作及安排11-14
- 第二章 磁致伸缩及其测量14-20
- 2.1 磁致伸缩14-17
- 2.1.1 相干旋转模型14-15
- 2.2.2 应力对磁致伸缩的影响15-16
- 2.2.3 磁场沿任意方向时的磁致伸缩公式16-17
- 2.2 磁致伸缩的测量17-19
- 2.2.1 测量原理17-18
- 2.2.2 磁致伸缩的测量18-19
- 2.3 本章小结19-20
- 第三章 光纤微弱磁场传感器20-34
- 3.1 系统组成20
- 3.2 理论分析20-27
- 3.2.1 光纤Mach-Zehnder干涉仪20-22
- 3.2.2 磁致伸缩换能器22-26
- 3.2.3 高频调制26-27
- 3.2.4 理论最小可测磁场27
- 3.3 峰—峰值法信号检测27-30
- 3.3.1 输出信号特点28
- 3.3.2 测量原理28-29
- 3.3.3 检测电路29
- 3.3.4 信号处理29-30
- 3.4 误差分析30-32
- 3.4.1 系统误差30-31
- 3.4.2 随机误差31-32
- 3.5 本章小结32-34
- 第四章 三点法光纤微弱磁场传感器信号处理34-42
- 4.1 原理34-37
- 4.1.1 系统组成34-35
- 4.1.2 信号分析35-37
- 4.2 程序编制37-39
- 4.2.1 程序流程37-38
- 4.2.2 程序制作38-39
- 4.2.3 程序应用39
- 4.3 测量结果39-40
- 4.4 存在问题40-41
- 4.5 本章小结41-42
- 第五章 遗传算法及其在光纤弱磁检测中的应用42-55
- 5.1 遗传算法简介42-46
- 5.1.1 遗传算法框架42-44
- 5.1.2 交配、变异及选择44-46
- 5.2 遗传算法在光纤微弱磁场传感器中的应用46-54
- 5.2.1 遗传算法模拟求解程序流程46-47
- 5.2.2 程序功能47-50
- 5.2.3 程序运行结果分析50-54
- 5.3 本章小结54-55
- 结束语55-56
- 致谢56-57
- 参考文献57-61
- 附录一61-62
- 附录二62-66
- 附录三66-69
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