《直升机时间域电磁探测系统振动噪声测试装置研究》.pptVIP

答辩提纲 1、研究背景及意义 基本原理 航空数据噪声特点 2001年，smith对地面、半航空、航空进行了对比试验，获取了TEM数据信噪比，如下： 1、地面：50000:1 2、半航空：500:1 3、航空：25:1 航空数据主要噪声类型 1、天电噪声 偶然发生，持续时间短，剪裁法去除； 2、运动噪声 主要集中在1~1kHz，无特定规律，去除困难； 3、其他电磁噪声，如地磁脉动、人文噪声 采用叠加、高通滤波等组合滤波方法。 运动噪声分析 飞行过程中线圈在地磁场中抖动或者磁场强度在系统通带内变化导致接收线圈内磁力线连续改变引起。地磁场的强度通常比电磁探测系统的磁场强度强 100000 倍，因而线圈任何角度的抖动都会造成感应电压的变化。 频带范围：1~1kHz； 2、振动测试理论与测试方法 振动测试技术 3、振动测试装置设计 根据线圈结构以及运动噪声特点，要求振动测试装置具有如下特点： 1、多通道：能采用多个传感器进行多点测量，能同时测量多种不同类型传感器型号。 2、同步采集：运动噪声是线圈多点同时振动导致的综合值，需同步采集某时的多点振动情况，根据振动情况与航空数据对比分析振动噪声。 3、存储容量大：进行多通道采集时，由于采集通道多，长时间连续采集会形成大量的数据。 测试装置设计方案 方案1： 采用NI公司产品。 1.1、采集板NI 9234+独立式机箱NI cDAQ 9139 1.2、采集板：NI 9234+USB机箱：NI cDAQ-9174+笔记本电脑 方案1.1与方案2对比 1、方案1.1可快速完成振动测试装置设计，实现野外振动信号采集；方案2需要一定的设计周期。 2、方案1.1受制于NI公司采集板限制；方案2可根据实际数据情况更改电路板设计 4、前期准备工作与现有研究成果 主要针对方案2进行了相关工作 1、已完成控制板、采集板电路板设计工作 2、已完成ADC转换程序、DAC校准通道程序、恒温晶振校频程序、GPS信息获取程序、STM32与FPGA接口程序等程序编写工作。 5、难点及解决方案 难点1：数据量大，采集通道多，采集板多。 解决方案：采用两级缓存方式。每个采集板采用FPGA内部FIFO构成第一级缓存器，减少每个采集板对控制板的数据存储请求次数；控制板采用大容量SRAM作为系统的总缓存器，减少控制板对SD卡数据存储请求次数，保证SD卡正常运行。 难点2：振动传感器类型多，对采集系统要求高。 解决方案：采集板调理电路设计时考虑既能测单端信号也能测差分信号，并且通过FPGA接口可直接获取某些直接输出数字量的振动传感器；对于需要供电的振动传感器，采集板设计了可调供电电源。 难点3：运动噪声与振动信号关系。 解决方案：通过直升机在高空背景场测试，经过悬停、悬停摆、20节、40节等一系列动作获取运动噪声，与振动信号对比发现规律，采用Ansoft对振动模型进行电磁场仿真，获取相应曲线进行对比分析。 6、进一步研究计划与时间安排 第一步：编写数据存储程序，融合已完成的各模块子程序，尽快使系统工作。（7月） 第二步：完成采集板信号调理电路调试（实验室），利用Ansoft完成振动信号的电磁场仿真工作（野外）。（8月） 第三步：系统次要程序编写，如TFT触控液晶屏程序编写，实现更好的人机交互；完成振动测试平台的搭建工作。（9月，10月） 第四步：探索振动信号与运动噪声的规律；发现、提出系统问题并改进。（11月，12月） 补充内容 现有航空HTEM接收机噪声解决情况 1、已完成接收机降采样率工作，可以实现采集系统以36ks/s采样率稳定工作； 2、已找到最大的噪声干扰源——航空HTEM发射机。发射机通过串扰使接收机采集到的数据含有以27.5kHz为基频的1、2、3倍频干扰信号，正准备进行相关实验，验证能否通过对消手段消除干扰； The end Thank you 直升机时间域电磁探测系统 振动噪声测试装置研究 答辩人：吴勇 专业：测试计量技术及仪器 导师：林君 教授 时间：2013年7月10日 研究背景及意义 1 振动测试理论与测试方法 2 振动测试装置设计 3 前期准备工作与现有研究成果 4 难点及解决方案 5 进一步研究计划与时间安排 6 直升机航空时间域电磁法（HTEM）具有机动、灵活的特点，适合于复杂地形条件下的资源勘查。 当前，直升机时间域方式的探测深度可达300～500米，要优于频率域的100～150米。 VTEM AeroTEM IV 收发同心共面 收发偏心共面 直升机时间域电磁法同心补偿式系统勘查示意图 发射线圈 补偿环 二次