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固定翼频率域航空电磁系统测量技术研究

李军峰  
【摘要】: HDY401三频航电系统是当前我国唯一一套具有自主知识产权且开展了生产应用的频率域航空电磁勘查系统。为了提高测量数据质量,满足大规模生产对仪器性能指标及稳定性、可靠性的要求,本论文比较系统地研究了频率域航空电磁系统的测量技术。主要研究内容包括接收/发射探头优化设计,二次场微弱信号检测,大磁矩稳流发射系统,补偿系统数字化及一次场自动补偿等方面的技术研究。应用这些新技术,开发了一套实用化的改进型三频航电系统,与原系统一起分步骤进行了系统性能和应用效果的对比试验飞行。 研究工作主要成果如下: 改进和完善了航空电磁接收/发射探头技术。建立了基于自感系数、互感系数、涡流损耗、分布电容等电参数估算的优化设计方法,改进了接收探头静电屏蔽技术,提高了探头的选频特性和稳定性。 在航电接收系统方面,研发了基于同步滤波器、有源滤波器和相敏检测器相结合的新型正交。在改进接收系统窄带特性的基础上,提高了接收机的过载电平和动态储备,解决了原样机易于出现过载失真的问题。 首次提出并实现了大功率稳流发射技术。研制了基于功率级联,具有瞬变保护功能的大功率DC-DC升压电源和数字正弦波振荡器,在此基础上研制了基于PID控制的稳流发射系统,提高了航电系统的抗干扰能力和灵敏度稳定性。 首次提出并实现了一次场自动补偿技术。研发了基于单片机实时控制的数字补偿系统和基于模糊控制的一次场自动补偿技术,实现了大动态范围一次磁场的快速、精细补偿,有利于提高生产效率和数据质量。 改进和完善了三频FAEM系统测量技术,研发了一套高性能的三频航空电磁系统(HDY402),填补了一次场自动补偿、稳流发射等技术空白,提高了系统的数字化和智能化水平,初步实现了自动化测量。性能试飞结果表明,该系统的发射磁矩、噪声水平优于国外同类型最新系统AEM-05(芬兰一英国),零漂和灵敏度变化较原系统有显著改善。系统的稳定性和可靠性在两年8万测线公里的航空物探测量中得到验证。新系统主要技术指标得以全面提高,已达到或超过国外同类型系统的水平。本论文的研究成果为大规模航空物探测量项目的开展奠定了坚实的仪器及技术基础。


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