运动平台磁体感应磁场建模研究.pdf

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1、总第219期舰船电子工程Vo1．32No．92012年第9期ShipElectronicEngineering61运动平台磁体感应磁场建模研究张宁孙宝全林春生(海军工程大学兵器工程系武汉430033)摘要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。关键词感应磁场；磁偶极子模型；模型系数中图分类号TM15ResearchonInductiveMagneticFieldofMotionPlatformMagn

2、etsModelingZHANGNingSUNBaoquanLINChunsheng(WeaponEngineeringDepartment，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033)AbstractThemagneticdipolemodelofinductivemagneticfieldofmotionplatformmagnetsissetup，andthemodelcoefficientsofmagneticdipoleisgotbydatafitting．Modelcalculati

3、onresultsandnumericalresultsarecontrastedtoanalysistheerror，andthentheeffec—tivenessofmagneticdipolemodelisvalided．KeyWordsinductivemagneticfield，magneticdipolemodel，modelcoefficientsClassNumberTM15随之变化。铁磁性材料的磁性参数差别很大，磁化特性差1引言别很大，不同的磁性材料具有形状迥异的磁滞回线，目前还运动平台磁性壳体及电磁设备所产生的

4、磁场对平台搭没有普适的分析方法与数学模型。载的磁场测量系统造成严重的干扰。为了有效地降低磁场当这些铁磁性材料离磁场测量设备安装点较远，可以干扰，为搭载的磁场测量系统创造良好的工作环境，需要对近似等效成一个或多个位于中轴线附近的磁偶极子[4]。运动平台的磁干扰的特性及数学模型进行研究。本文就建立运动平台磁体感应磁场的磁偶极子模型进行研运动平台的磁场可分为固有磁场和动态磁场l_】~。]。固究，并对模型进行有效性验证。有磁场是运动平台在地磁场长期磁化所形成的，其大小比2感应磁场的磁偶极子模型较稳定。可以通过屏蔽或退磁的手段进行处理。运动平

5、台的动态磁场包括地磁场磁化产生的感应磁场以及高速运动工程应用时，如果远场条件满足，则可采用磁偶极子模时产生的涡流磁场。涡流磁场是由于通过运动平台壳体的型对磁体的空间磁场进行描述。磁通发生变化而引起的，因此它与平台的运动速度、姿态、在如图1所示的直角坐标系下，磁偶极子的磁位表达地磁矢量以及壳体的形状有关，一般产生的干扰较小。式为感应磁场起源于运动平台内部的铁磁性材料在地磁场1Ui一(A?z+A}+B})(1)r中运动，是铁磁性材料在地磁场中磁化形成的。铁磁性物体位于运动平台内，主要是舱内的各种电气设备和一些小式中r一z。++。。型结构

6、件，当背景磁场的大小或方向变化时，感应磁场也会对式(1)求偏导可得磁偶极子模型的公式2x一Y一3xy]一A。_厂IB]l一一3xy—z。+2y一。lIlAil(2)LBJ3xz3yzjLB{_J*收稿日期：2012年3月9日，修回日期：2012年10月14日作者简介：张宁，博士，讲师，研究方向：军用目标特性及其信息处理技术。孙宝全，研究方向：兵器工程专业。林春生，博士，教授，博士生导师，研究方向：军用目标特性及其信息处理技术。62张宁等：运动平台磁体感应磁场建模研究总第219期确定出系数A7、A{和B}，即可计算出空问任意点(远计算

7、数据对磁偶极子模型的系数进行拟合，以分析磁偶极子场区内)的磁场矢量。模型描述磁体远场区磁场的有效性。矩形磁体的参数：尺寸在运动平台载体坐标系下，假定磁体所在的背景磁场为2×3×1，相对磁导率为100(由于材料结构的消磁效应，矢量为增大磁导率对计算结果的影响不大)。为研究方便作四点假一．⋯设：1)铁磁性材料磁各向同性；2)铁磁性材料未发生磁饱BBX+BY+BL。J和(地磁场为弱磁场

8、6)，且工作在磁滞回线的线性区；3)该背景磁场矢量作铁磁性结构产生的感应磁场可线性叠加；4)只考虑铁磁性用下的感应磁场可等效结构的感应磁场。通过建立亥姆霍

9、兹线圈组计算模型产生为背景磁场三分量B、三维变化的背景磁场，背景磁场三分量分别取一和B分别作用下感50000nT、B一90000nT和一70000nT，在线圈组的公共应磁场的矢量叠加。以区内，空间磁场比较均匀[8~10]，可用来作为磁