水下滑翔机磁场特征测试系统、数据采集方法及测试方法技术方案

本发明专利技术提出一种水下滑翔机磁场特征测试系统、数据采集方法及测试方法，属于磁场特征测试技术领域。该系统包括：三轴磁通门传感器，用于采集三个正交方向的磁场数据；磁场信号调理模块，用于接收和处理三轴磁通门传感器输出的磁场数据；姿态传感器，用于采集三轴磁通门传感器的三个轴的姿态数据；数据处理和监控子系统，用于数据的实时查看和数据处理；主控模块，用于控制三轴磁通门传感器和姿态传感器同步采集，接收姿态数据和磁场数据，进行数据存储和回收，以及与数据处理和监控子系统进行数据传输。该系统能够实现对水下滑翔机本身磁场特征的准确测试，结合测试方法能够实现对水下滑翔机静态和动态条件下产生的磁异常的实时监测。

【技术实现步骤摘要】
水下滑翔机磁场特征测试系统、数据采集方法及测试方法
本专利技术属于磁场特征测试
，尤其涉及一种水下滑翔机磁场特征测试系统、数据采集方法及测试方法。
技术介绍
海洋电磁探测系统搭载于水下滑翔机上，能够实现海洋电磁环境的大范围观测。然而，水下滑翔机在运动和静止过程中，内部的磁性部件、供电系统、运动驱动系统、控制系统等会产生不同频率、不同强度的磁场噪声，这些磁场噪声成为海洋电磁环境探测的重要干扰源，进而影响海洋电磁探测系统的灵敏度。因而，为了增加海洋电磁探测系统的磁探测能力，需要对水下滑翔机本身的磁特性进行测量。目前，用于磁场特征测量的传感器有很多种，包括检测线圈、质子磁力仪和超导量子干涉仪等。其中，检测线圈灵敏度高，但对振动敏感，而且，灵敏度越高尺寸越大，不便于在移动平台上使用；质子磁力仪对角度振动不敏感，但是，其高频性能差、体积大且只能测标量磁场；超导量子干涉仪具有最高的探测灵敏度，但需要4K的液He低温工作环境，成本高，应用范围有限。因而，如何对水下滑翔机本身磁场特征进行测量，以解决电磁探测系统的磁场噪声干扰问题，是当前急本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水下滑翔机磁场特征测试系统，其特征在于，包括：/n三轴磁通门传感器，用于采集三个正交方向的磁场数据；/n磁场信号调理模块，连接于所述三轴磁通门传感器，用于接收和处理所述三轴磁通门传感器输出的磁场数据；/n姿态传感器，用于采集所述三轴磁通门传感器的三个轴的姿态数据；/n数据处理和监控子系统，用于数据的实时查看和数据处理，所述数据处理包括利用所述姿态数据校正所述磁场数据；/n主控模块，与所述磁场信号调理模块、姿态传感器和数据处理和监控子系统分别连接，用于控制所述三轴磁通门传感器和姿态传感器同步采集，接收所述姿态传感器采集的姿态数据和所述磁场信号调理模块处理后的磁场数据，进行数据存储和回收，以及...

【技术特征摘要】
1.水下滑翔机磁场特征测试系统，其特征在于，包括：
三轴磁通门传感器，用于采集三个正交方向的磁场数据；
磁场信号调理模块，连接于所述三轴磁通门传感器，用于接收和处理所述三轴磁通门传感器输出的磁场数据；
姿态传感器，用于采集所述三轴磁通门传感器的三个轴的姿态数据；
数据处理和监控子系统，用于数据的实时查看和数据处理，所述数据处理包括利用所述姿态数据校正所述磁场数据；
主控模块，与所述磁场信号调理模块、姿态传感器和数据处理和监控子系统分别连接，用于控制所述三轴磁通门传感器和姿态传感器同步采集，接收所述姿态传感器采集的姿态数据和所述磁场信号调理模块处理后的磁场数据，进行数据存储和回收，以及与所述数据处理和监控子系统进行数据传输。


2.根据权利要求1所述的水下滑翔机磁场特征测试系统，其特征在于：所述主控模块包括FPGA，以及与所述FPGA分别连接的磁场采集接口、姿态采集接口、高精度时钟单元、数据存储单元、数据回收单元和通信单元；
所述FPGA，用于控制所述三轴磁通门传感器和姿态传感器同步采集，控制数据存储、回收流程；
所述磁场采集接口连接于所述磁场信号调理模块，用于接收所述磁场信号调理模块处理后的磁场数据；
所述姿态采集接口连接于所述姿态传感器，用于接收所述姿态传感器输出的姿态数据；
所述高精度时钟单元用于向所述FPGA提供时间信息；
所述数据存储单元用于数据存储；
所述数据回收单元用于数据回收；
所述通信单元用于向所述数据处理和监控子系统传输数据。


3.根据权利要求2所述的水下滑翔机磁场特征测试系统，其特征在于：所述高精度时钟单元包括高精度温度补偿晶体振荡器和用于授时的GPS授时系统。


4.根据权利要求2所述的水下滑翔机磁场特征测试系统，其特征在于：所述数据存储单元包括缓存和固态存储器，所述缓存为SRAM，所述固态存储器为CF卡；所述数据回收单元为以太网接口芯片，所述太网接口芯片内部集成TCP/IP协议栈，所述太网接口芯片通过SPI总线连接于所述FPGA。


5.根据权利要求1所述的水下滑翔机磁场特征测试系统，其特征在于：所述磁场信号调理模块包括分别连接于所述三轴磁通门传感器的三路磁场信号处理采集电路，每路所述磁场信号处理采集电路包括依次连接的比例放大/衰减电路和电压跟随器；所述磁场信号调理模块还包括一模数转换器，三路所述磁场信号处理采集电路分别连接于所述模数转换器。


6.权利要求1-5任一项所述的水下滑翔机磁场特征测试系统的磁场数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：
数据采集步骤：通过所述主控模块控制所述三轴磁通门传感器采集三个正交方向的磁场数据，并控制所述姿态传感器同步采集所述三轴磁通门传感器的三个轴的姿态数据；
数据传输步骤：所述三轴磁通门传感器将采集到的磁场数据传输至所述磁场数据调理模块，所述磁场数据调理模块将其接收的磁场数据由电信号转换为数字量并传输至所述主控模块；同时，所述姿态传感器将采集到的姿态数据传输至所述主控模块；所述主控模块将其接收的磁场数据和姿态数据一起传输至所述数据处理和监控子系统；
数据处理步骤，所述数据处理和监控子系统显示其接收的磁场数据和姿态数据，并利用其接收的姿态数据对其接收的磁场数据进行校正，得到磁场数据结果。


7.水下滑翔机磁场特征测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
永磁材料静态磁场特征测试步骤：通过采集关闭状态下水下滑翔机周围的磁场数据，表征水下滑翔机永磁材料引起的静态磁场特征；
功能单元单独工作时的磁场特征测试步骤：通过采集水下滑翔机各个功能单元单独工作且处于不同工作状态时的磁场数据，表征水下滑翔机各功能单元单独工作时的磁场特征；其中，所述功能单元包括主控单元、浮力调节单元、俯仰调节单元、滚转调节单元和深度计；
模拟水下工作剖面时的磁场特征测试步骤：通过连续采集水下滑翔机模拟水下工作过程中的磁场数据，表征水下滑翔机模拟水下工作剖面时的磁场特征；
其中，上述三个测试步骤中，均利用权利要求6所述的水下滑翔机磁场特征测试系统的磁场数据采集方法采集磁场数据。


8.根据权利要求7所述的水下滑翔机磁场特征测试方法，其特征在于，所述永磁材料静态磁场特征测试步骤具体为：
S101测试准备步骤：取一长度为50m、宽度为1m的测试区域，将两台所述水下滑翔机磁场特征测试系统分别放置于所述测试区域的两个长边中点处，沿所述测试区域长度方向的中心线布置测点；所述测点的具体布置方法为：自所述测试区域长度方向的一端至另一端，以5m为间隔布置测点；在所述测试区域中心两侧、距离所述测试区域中心5m范围内，以1m为间隔布置测点；在所述测试区域中心两侧、距离所述测试区域中心1m范围内，以0.1m为间隔布置测点；
S102测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家林，李予国，裴建新，亓夫军，刘兰军，黎明，丁学振，李龙，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37