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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