运动平台磁体感应磁场建模研究

文章建立了运动平台磁体感应磁场的磁偶极子模型,通过数据拟合得到磁偶极子模型系数。将模型计算结果与数值计算结果相比较进行误差分析,验证了磁偶极子模型描述磁体远场区磁场的准确性。     

铁磁体感应磁场随磁测坐标的变化规律

铁磁体在外磁场的磁化作用下会产生感应磁场。外磁场为弱磁场时,铁磁物体磁矩与外磁场成正比。本文以圆柱体为例,计算了地磁场作用下,铁磁体产生的磁矩,并分析了特定尺寸铁磁体产生的感应磁场随磁测坐标的变化规律。     

沿任意方向运动的磁偶极子感应电场特性

磁偶极子是磁理论研究最基本的磁单元。根据相对论电磁变换推导了单个磁偶极子沿任意方向匀速运动时产生的感应电场三分量的计算公式,并通过坐标变换,得到了感应电场在惯性系中的空间分布,解决了由高斯定理只能计算沿极矩方向运动的磁偶极子感应电场的缺陷。利用Matlab语言进行仿真,直观展示了沿任意方向运动的磁偶极子感应电场分布特征,并画出了感应电场的电力线分布,分析了感应电场随着磁偶极子运动方向与极矩方向间夹角的变化而变化的规律,为通过磁偶极子拟合磁性物体的磁场分布从而研究其感应电场提供了参考。     

基于有限元法的潜艇磁场模型适用条件分析

潜艇磁偶极子模型和椭球体模型是目前应用最广泛的潜艇磁场模型,但是对于磁偶极子模型和椭球体模型的适用条件缺乏定量研究。利用有限元法计算得到的潜艇空间磁场近似表达实际磁场,通过与椭球体模型和磁偶极子模型的仿真比较,对2种模型的适用条件进行定量研究。     

基于面磁矩分布的潜艇磁场计算

潜艇磁场的单个磁偶极子模型,在计算外空间磁场分布时与实际情况误差较大,为提高模型准确度,本文优化潜艇磁场的计算方法,将潜艇磁矩看作均匀分布于壳体上的无限个磁偶极子,提出并定义了面磁矩密度假设。通过求解潜艇表面上磁矩微分元在场点的磁场积分,得到基于面磁矩分布的潜艇磁场计算数学模型。经过对比分析表明,该模型能够更准确地描述潜艇磁场的空间分布特性,以及潜艇磁异常随着探测距离的变化情况。     

一种高效的舰船磁性定位方法

为有效解决现有磁性定位方法定位精度不高的问题,提出了基于磁偶极子阵列模型的磁定位方法.为求解模型参数,根据磁场测量数据建立了定位参数反演模型.针对实际舰船磁性检测中所得磁场信息的局部性而引起反演模型病态不适定问题,应用Tikhonov正则化方法优化求解模型参数.船模实验证明,该方法对船模进行定位计算,定位精度高,结果稳...     

基于PSO算法的磁偶极子阵列舰艇磁场模拟研究

舰艇磁场作为舰艇重要暴露源,是舰艇非声隐身性能的一大研究重点。在舰艇磁防护工作中,为应对舰艇上方的航空磁探测等新型磁威胁,需要对舰艇磁场全方位的空间分布特征进行数学建模。本文针对舰艇垂向非对称结构在舰艇上、下方感应磁场的分布差异,通过数值仿真实验对某潜艇简易模型进行定量分析,并基于舰艇上、下方2个近场平面的磁场数据,以拟合结果均方根误差为目标函数,采用粒子群优化算法（particle swarm optimization, PSO）对系数矩阵进行优化,建立了潜艇的三维磁偶极子阵列模型。定量分析模拟结果表明,在艇模上、下方单倍船长范围内,感应磁场最大相对误差超过5%,采用单个近场平面的测量数据建模将对磁模型换算精度带来显著影响。采用双平面模拟后,将磁偶极子阵列模型深度换算结果与艇模仿真数据进行比较,龙骨上、下方最大相对拟合误差仅为1.14%与2.82%,拟合精度高且可换算深度范围广。本文研究成果可应用于舰艇磁场的高精度建模,并为舰艇磁防护中磁场测量、磁性目标探测与定位等工作提供参考。     

姿态与舰船感应磁性间关系的建模分析

姿态变化与舰船异常感应磁信号的分布具有紧密相关性,为保障舰船行驶安全,研究姿态与舰船感应磁性间关系的建模分析方法。分别构建地磁坐标系、舰船坐标系与地理坐标系,分析3个坐标系间的转换关系;构建单椭球体和磁偶极子阵列混合模型仿真舰船感应磁场,利用磁传感器确定舰船在磁传感器区域的感应磁场值;根据舰船在地理坐标系下的感应磁强度与感应磁强度变化率分析舰船姿态。实验结果表明,该方法能够准确分析坐标系不同轴上的感应磁性数据,舰船姿态分析过程中俯仰角与磁航向角误差分别控制在±0.8°和±0.5°范围内。     

用磁偶极子阵列模型计算运动舰船感应电场

提出一种基于磁偶极子阵列模型的运动舰船感应电场的计算方法，根据一次船模实验，分析了运动舰船产生的感应电场大小及空间分布特性。实验结果表明，该感应电场大小和航速成正比，电场分布具有很强的区域性且该电场是完全可测的。     

基于磁偶极子等效的潜艇空间磁场分布

潜艇空间磁场分布规律是磁性防护的基础,在磁偶极子等效的基础上,对潜艇磁偶极子等效的变迁规律进行了分析,提出了潜艇远场磁场分布的全空间一致性。实验结果验证了潜艇磁场等效变迁规律的正确性,表明潜艇整个空间的远场磁场可以用同一个磁偶极子的磁场等效,为潜艇空间磁场的深入分析和高空磁性评估与防护奠定了基础。     

用于低磁钢舰艇闭环消磁的船外磁场推算研究

利用实时测量的舰艇内部磁场值推算出外部目标磁场值,然后用外部目标磁场值来决策消磁绕组电流就是所谓的闭环消磁。本文推导了用于低磁钢舰艇闭环消磁的船外磁场推算的表达式,利用具有解析解的均匀磁化实心铁质球体的感应磁场进行了仿真实验。实验结果表明推算数据与理论值几乎完全吻合。在仿真数据中加入高斯白噪声后,推算数据与理论值依然吻...     

舰船壳体模块感应磁场的等效计算

典型的舰船壳体是主要由薄钢板和肋骨构成的复杂结构,采用磁矩量法计算其感应磁场时,会碰到数据准备复杂,剖分单元数目过多的问题。按照横截面积与磁化率乘积相等的原则,将舰船壳体模块等效简化为一个各向异性的简单薄钢板结构。针对一个有代表性的数值算例,采用磁矩量法分别计算简化前、后舰船壳体模块的感应磁场,并对比计算结果。研究发现,等效前后的计算误差不超过1.5%,证明所提出的磁性等效方法不仅能简化数据准备工作,而且还可以减少单元数目,对于磁矩量法计算非常有利,能够作为计算舰船壳体感应磁场的一条可行途径。     

潜艇磁异常信号与方位对应关系的研究

根据潜艇磁偶极子等效模型,利用Matlab仿真生成了反潜机在任意搜潜航向下,探测到的目标潜艇任意航向下的磁异常信号,并利用这些磁异常信号建立数据库。将反潜机在两条相互垂直的搜潜航线下探测到的磁异常信号与数据库中的磁异常信号进行对比,可快速判别出目标潜艇所处的方位,对进一步提高反潜作战效能有一定的参考价值。     

基于矢量曲面积分反演模型的舰船磁场延拓方法

舰船磁场的矢量曲面积分法是磁场延拓的一种高效方法,在只能测量舰船平面磁场时,首先由平面磁场反演得到等效包络面磁场,进而利用曲面积分法延拓得到目标平面磁场.该方法较之磁体模拟法等更加方便有效.船模实验验证了该方法的有效性,具有较高的换算精度,为舰船近场磁场的换算提供了一种新的思路.     

空心补偿脉冲发电机气隙磁场计算

空心补偿脉冲发电机励磁绕组采用同心式结构,该电机气隙磁场的计算需要采用场的方法。文中采用两种解析方法和一种数值方法对一台空心脉冲发电机的气隙磁场进行了计算。其中,解析方法包括一种基于平行双导线磁场计算原理和叠加原理的二维方法,另一种是基于平面矩形线圈磁场计算方法和叠加原理的三维方法。数值方法是采用ANSYS有限元计算软件,对电机磁场分布进行计算和绘图。本文提供了三种空心电机磁场的计算方法,得到了磁场分布图和解析表达式。     

基于两航向测量的舰船任意航向磁场计算方法

通过对舰船磁场特性的分析,提出了一种推算舰船任意航向三分量磁场的计算方法.在同一测量深度和测量点的前提下,该方法仅利用相反的两个非主航向上舰船三分量磁场实测数据,可直接计算出任意航向舰船三分量磁场,为分析研究任意航向舰船的磁特征和磁隐身性能提供了依据.实验验证了方法的可行性和准确性,该方法可推广应用于不同区域舰船三分量磁场的推算问题.     

水雷布设面上的磁场计算方法研究

由于舰船磁场测量受测量场地的水深和测量点个数的影响,如何利用有限的磁场测量值,去计算布设水雷深度上的磁场值,成为本文研究的内容。现有多种方法来进行磁场深度计算,因此需要选择一种计算量较小、满足精度要求的方法。通过Matlab仿真,用仿真值和实测值进行比较,证明该方法的准确性和实用性,此方法在研究舰船对抗水雷能力具有重要意义。     

基于磁体模拟法的舰船磁场补偿技术

针对舰船消磁系统快速准确解算、通用性强的设计要求,以磁体模拟理论为基础,提出了基于磁体模拟法的舰船磁场补偿技术.通过将舰船磁场补偿问题转换为求解若干反向等效磁源的磁矩,建立一种通用数学模型来实现消磁过程,并在此基础上形成满足实际应用需求的简化模型.将船模实测数值与仿真结果进行反向比对,表明在垂向磁场补偿方面,通用数学模型与其简化模型所取得的磁场补偿效果十分接近,但简化模型的解算速度较快,更能满足工程实用要求.