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第一章　磁通门技术导论1

1—1　磁通门原理与系统构成1

一、变压器效应与磁通门现象1

二、选择法电路和双铁心探头4

三、开环系统与闭环系统4

1—2　磁通门系统技术特点与性能指标5

一、矢量响应性与多探头系统5

二、分辨力极限与弱磁场测量6

三、信号稳定度与精密测量7

四、测量范围与强磁测量8

五、频带宽限与交流、脉动磁场测量9

1—3　磁通门理论体系与系统模式10

一、磁通门探头信号的数学模型10

二、磁通门探头信号的频谱特性12

三、磁通门探头噪声的成因理论12

四、磁通门探头噪声的频谱特性13

五、谐波选择原则13

六、频谱计值法13

1—4　磁通门技术应用方案与测量功能16

一、磁通门测强技术及其测量系统16

二、磁通门测角技术及其测量系统17

三、磁通门测电技术及其测量系统18

1—5　磁通门器具结构设计与工艺调试技术19

一、磁通门探头设计技术19

二、降噪与抗噪措施20

三、二次谐波法磁通门电路的设计调试技术21

1—6　磁通门器具的应用特性和应用技术22

一、磁通门器具的应用特性22

二、磁通门器具的应用方法23

三、磁通门器具的应用技术24

1—7　磁通门技术的应用与发展25

一、磁通门技术开创了磁测技术现代化与多用途进程25

二、磁通门技术的应用领域与适用范畴26

三、磁通门技术的发展方向28

第二章　磁通门探头数学模型与参数分析30

2—1磁通门探头结构要素与工作原理30

一、磁通门探头的基本结构和主要参数30

二、双铁心探头磁通门信号图解法与基本特性31

2—2　磁通门探头的数学模型34

一、余弦波激磁的双铁心探头磁通门信号数学模型34

二、双铁心探头磁通门信号的频谱特性41

三、三角波激磁的磁通门探头信号数学模型42

四、余弦波激磁与三角波激磁的异同49

2—3　铁心聚退磁效应及对磁通门探头数学模型的修正50

一、铁心的聚磁效应50

二、铁心的退磁效应50

三、考虑聚退磁效应后的磁通门探头数学模型52

2—4　磁通门探头的参数分析53

一、磁通门器具的主要性能要求53

二、磁通门信号影响量的相关性53

三、磁通门探头性能与参数选择58

第三章　磁通门探头噪声成因与抑制措施62

3—1磁通门探头噪声危害性与特性分析62

一、磁通门探头噪声与谐波选择法电路62

二、磁通门探头噪声特性63

三、探头噪声特性的解释和推论65

3—2　磁通门探头噪声的成因理论66

一、磁通门探头噪声与变压器效应的试验66

二、探头参数不对称对激磁磁场建立的磁通量的影响67

三、考虑漏磁效应时铁心的主磁通数学模型72

四、双铁心探头出现变压器差分效应噪声的条件88

五、探头变压器效应噪声因素分析89

六、变压器差分效应是双铁心探头唯一噪声源的理由91

3—3　磁通门探头噪声特性的理论解释94

一、磁通门探头噪声与被测磁场的关系94

二、磁通门探头噪声的谐波成分99

三、磁通门探头噪声的频谱特性100

四、磁通门探头噪声与激磁电压幅值的关系110

五、磁通门探头噪声与激磁电源频率及感应线圈匝数的关系114

六、磁通门探头噪声与铁心电磁参数和电磁效应的关系116

七、磁通门探头噪声与铁心形状尺寸参数的关系117

八、产生磁通门探头噪声本源性的和主要的因素117

九、调匝可以降低但不能彻底消除磁通门探头噪声的原因118

十、磁通门探头噪声对铁心敏感应变应力和环境温度的原因119

3—4　抑制磁通门探头噪声的措施120

一、正确确定铁心材料的电磁性能120

二、正确进行铁心材料的冷热加工121

三、精确选配铁心122

四、采用双感应线圈结构并调整其匝数比122

第四章　磁通门电路基本环节与主要性能123

4—1　磁通门探头输出特性和转换要求123

一、磁通门电路的基本功能123

二、磁通门探头的输出特性124

三、磁通门电路与探头的匹配关系126

四、磁通门系统应用目标对电路的要求127

4—2　磁通门开环系统信号电路的基本环节130

一、磁通门电路的组成和信号电路的分类130

二、开环系统信号电路的功能和基本环节131

三、磁通门开环系统功能原理图143

4—3　磁通门闭环系统信号电路的基本环节143

一、磁通门闭环系统与开环系统的主要区别143

二、闭环系统信号电路的功能和基本环节144

三、磁通门闭环系统功能原理图148

4—4　磁通门探头激磁电源电路的基本环节148

一、磁通门系统对探头激磁电源电路的性能要求148

二、探头激磁电源电路的基本环节及其主要功能150

三、磁通门探头激磁电源电路功能原理图151

第五章　磁通门探头结构设计与制造调整技术153

5—1　磁通门探头功能类别与结构特点153

一、单分量磁强计153

二、二分量磁强计153

三、三分量磁强计154

四、三相磁通阀157

五、磁场差值与梯度测量仪157

5—2　磁通门探头铁心设计与工艺技术159

一、铁心形状设计159

二、铁心尺寸设计161

三、叠片铁心和卷绕铁心的选用162

四、铁心材料选择与热处理工艺162

五、铁心加工工艺163

5—3　磁通门探头骨架设计与工艺技术163

一、骨架与铁心的配合关系163

二、骨架材料的选择163

三、骨架的定位基准164

5—4　磁通门探头线圈设计与工艺技术164

一、激磁线圈参数设计与调试164

二、感应线圈参数设计与调试166

三、绕线与组装工艺167

5—5　磁通门探头框架设计与工艺技术169

一、框架与探头的配合关系169

二、框架的加工工艺170

5—6　磁通门探头铁心选配技术171

一、铁心选配原理171

二、散装铁心选配方法172

三、整体铁心选配方法172

5—7　磁通门探头线圈调试技术175

一、降低探头噪声的调整电气参数方法175

二、调整探头信号灵敏度的调匝方法175

三、探头轴向对准被测磁场方向的方法175

5—8　磁通门探头装配调整技术179

一、三轴转台的结构与调整179

二、探头与框架的装配和探头轴向调整方法180

三、检测校验时的探头安装调整方法182

四、安装使用时的探头安装调整方法182

第六章　磁通门系统参数设计与调试技术183

6—1　磁通门开环系统电路参数设计183

一、典型环节的传递函数183

二、典型环节的参数分析192

6—2　磁通门闭环系统电路参数设计200

一、典型环节的传递函数201

二、典型环节的参数分析205

6—3　磁通门探头激磁电源电路参数设计207

一、频率源选择208

二、分频方式208

三、滤波器特性208

四、功率放大器设计原则209

五、移相器结构形式209

6—4　磁通门电路调试技术210

一、磁通门电路的性能要求210

二、调试磁通门电路的仪器211

三、调试磁通门开环系统电路的程序和方法212

四、调试磁通门闭环系统电路的程序和方法217

六、磁通门系统联试的程序和方法219

第七章　磁通门式磁强计设计制造与应用技术（220)234

7—1高精度磁通门式磁强计的技术要素？234

7—2　高分辨力磁通门式磁强计的技术要素234

一、系统选型与参数设计234

二、磁通门磁强计的分辨力指标水平235

三、磁通门磁强计的分辨力可达水平235

四、分辨力与其它指标兼容的高性能磁通门磁强计的方案选择236

7—3　宽频带磁通门式磁强计的技术要素237

一、磁通门系统频率响应特性的制约因素237

二、磁通门开环系统拓宽频带的技术措施239

三、磁通门闭环系统拓宽频带的技术措施240

四、磁通门磁强计的带宽指标水平241

五、磁通门磁强计带宽的可达水平241

7—4大量程磁通门式磁强计的技术要素242

一、磁通门探头的本征测量上限242

二、磁通门磁强计提高测量上限的技术措施242

三、磁通门磁强计测量上限指标与可达水平243

7—5　磁通门式磁强梯度计的技术要素244

一、磁通门磁强梯度计的构成型式244

二、磁通门磁强梯度计提高精度的技术措施249

三、磁通门磁强梯度计的应用领域250

7—6　磁通门式磁强计的应用技术和适用范畴251

一、磁通门磁强计的应用性能特性251

二、磁通门磁强计的适用范畴252

三、磁通门磁强计的应用方法和适用条件252

四、磁通门磁强计在一般工程检测中的典型应用实例254

第八章　摆式磁通门罗盘设计制造与应用技术262

8—1　摆式磁通门罗盘的构成型式263

一、摆式单轴磁通门罗盘264

二、摆式三相磁通门罗盘265

三、摆式二轴（相）磁通门罗盘267

8—2　摆式磁通门磁方位传感器的技术要素267

一、摆式磁通门磁方位传感器的结构参数设计267

二、摆式磁通门磁方位传感器的调试工艺技术273

三、摆式磁通门磁方位传感器的安装误差、罗差及其校正方法273

四、摆式磁通门磁方位传感器的适用条件和应用方法280

五、摆式磁通门磁方位传感器的精度指标和可达水平283

8—3　摆式三相磁通门罗盘的应用技术和适用范畴284

一、摆式三相磁通门磁方位传感器的应用方式284

二、摆式三相磁通门—陀螺罗盘的误差分析286

三、摆式三相磁通门—陀螺罗盘的精化措施292

四、提高摆式三相磁通门—陀螺罗盘使用精度的措施294

五、摆式三相磁通门—陀螺罗盘的适用范畴296

8—4　摆式二轴磁通门罗盘的应用技术和适用范畴（296)296

一、摆式二轴磁通门磁方位传感器的应用方式296

二、摆式二轴磁通门磁方位传感器的结构选型299

三、微机处理摆式二轴磁通门罗盘的应用技术299

四、数字伺服摆式二轴磁通门—陀螺罗盘的应用技术302

五、电子处理液体摆式二轴磁通门罗盘的应用技术309

六、摆式二轴磁通门罗盘的适用范畴311

8—5　摆式单轴磁通门罗盘的应用技术和适用范畴312

一、摆式单轴磁通门磁方位传感器的应用方式312

二、摆式单轴磁通门罗盘的应用技术312

三、摆式单轴磁通门罗盘的适用范畴314

第九章　捷联式磁通门罗盘及方位姿态测量系统设计制造与应用技术315

9—1　捷联式磁通门罗盘及方位姿态测量系统的构成型式315

一、捷联式磁通门罗盘的构成型式316

二、捷联式磁通门真方位测量系统的构成型式318

三、捷联式磁通门横滚测量系统的构成型式320

四、捷联式磁通门俯仰测量系统的构成型式321

五、捷联式三轴磁通门方位姿态测量系统的构成型式323

9—2　捷联式磁通门罗盘及方位姿态测量系统数学模型选择与设计技术要点324

一、捷联式磁通门罗盘及方位姿态测量系统数学模型的分析324

二、捷联式磁通门罗盘及方位姿态测量系统设计方案的选择326

三、捷联式磁通门罗盘及方位姿态测量系统计算机运算数学模型与软、硬件设计要点332

9—3　捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统误差分析与制造技术要点338

一、捷联式三轴磁通门罗盘误差分析338

二、捷联式三轴磁通门真方位测量系统误差分析342

三、捷联式三轴磁通门横滚测量系统误差分析343

四、捷联式三轴磁通门俯仰测量系统误差分析345

五、捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统精化措施347

9—4　捷联式磁通门罗盘及方位姿态测量系统误差校正理论与应用技术要点348

一、捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统罗差校正方法348

二、捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统安装对准方法350

三、捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统对环境磁场变化的适应性352

四、捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统对环温度变化的适应性352

五、捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统动基座工作适应性353

六、捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统振动工作适应性353

9—5　捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统适用范畴与典型应用实例354

一、捷联式三轴磁通门罗盘及方位姿态测量系统的适用范畴354

二、捷联式三轴磁通门—液体摆式二轴差分电容方位倾斜测量系统355

三、捷联式三轴磁通门—加速度计钻井随钻测斜仪360

四、捷联式三轴磁通门—惯性平台方位姿态和导航系统361

第十章　直流磁调制放大器设计制造与应用技术365

10—1扼流圈式直流磁调制放大器设计制造技术365

一、扼流圈式直流磁调制放大器的工作原理与设计要素365

二、扼流圈式直流磁调制放大器的结构型式与设计技术366

三、扼流圈式直流磁调制放大器的制造技术369

10—2　磁通门式直流磁调制放大器设计制造技术369

一、磁通门式直流磁调制放大器的工作原理与设计要素369

二、磁通门式直流磁调制放大器的结构型式与设计技术370

三、磁通门式直流磁调制放大器的制造技术371

10—3　直流磁调制放大器的应用技术和适用范畴373

一、直流磁调制放大器的应用特性373

二、直流磁调制放大器的适用范畴373

三、直流磁调制放大器的选用原则与典型应用374

参考文献376