[發(fā)明專利]水下滑翔機(jī)磁場特征測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110396121.2
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN112986875B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳家林;李予國;裴建新;亓夫軍;劉蘭軍;黎明;丁學(xué)振;李龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/12
• 分類號(hào): G01R33/12;G01R33/02
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 李祺;張玲

1.水下滑翔機(jī)磁場特征測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

永磁材料靜態(tài)磁場特征測試步驟：通過采集關(guān)閉狀態(tài)下水下滑翔機(jī)周圍的磁場數(shù)據(jù)，表征水下滑翔機(jī)永磁材料引起的靜態(tài)磁場特征；

功能單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試步驟：通過采集水下滑翔機(jī)各個(gè)功能單元單獨(dú)工作且處于不同工作狀態(tài)時(shí)的磁場數(shù)據(jù)，表征水下滑翔機(jī)各功能單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征；其中，所述功能單元包括主控單元、浮力調(diào)節(jié)單元、俯仰調(diào)節(jié)單元、滾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元和深度計(jì)；

模擬水下工作剖面時(shí)的磁場特征測試步驟：通過連續(xù)采集水下滑翔機(jī)模擬水下工作過程中的磁場數(shù)據(jù)，表征水下滑翔機(jī)模擬水下工作剖面時(shí)的磁場特征；

其中，上述三個(gè)測試步驟中，利用水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)采集磁場數(shù)據(jù)，所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)包括：

三軸磁通門傳感器，用于采集三個(gè)正交方向的磁場數(shù)據(jù)；

磁場信號(hào)調(diào)理模塊，連接于所述三軸磁通門傳感器，用于接收和處理所述三軸磁通門傳感器輸出的磁場數(shù)據(jù)；

姿態(tài)傳感器，用于采集所述三軸磁通門傳感器的三個(gè)軸的姿態(tài)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控子系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查看和數(shù)據(jù)處理，所述數(shù)據(jù)處理包括利用所述姿態(tài)數(shù)據(jù)校正所述磁場數(shù)據(jù)；

主控模塊，與所述磁場信號(hào)調(diào)理模塊、姿態(tài)傳感器和數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控子系統(tǒng)分別連接，用于控制所述三軸磁通門傳感器和姿態(tài)傳感器同步采集，接收所述姿態(tài)傳感器采集的姿態(tài)數(shù)據(jù)和所述磁場信號(hào)調(diào)理模塊處理后的磁場數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回收，以及與所述數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

采集方法包括如下步驟：

數(shù)據(jù)采集步驟：通過所述主控模塊控制所述三軸磁通門傳感器采集三個(gè)正交方向的磁場數(shù)據(jù)，并控制所述姿態(tài)傳感器同步采集所述三軸磁通門傳感器的三個(gè)軸的姿態(tài)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)傳輸步驟：所述三軸磁通門傳感器將采集到的磁場數(shù)據(jù)傳輸至所述磁場數(shù)據(jù)調(diào)理模塊，所述磁場數(shù)據(jù)調(diào)理模塊將其接收的磁場數(shù)據(jù)由電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳輸至所述主控模塊；同時(shí)，所述姿態(tài)傳感器將采集到的姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至所述主控模塊；所述主控模塊將其接收的磁場數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)一起傳輸至所述數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控子系統(tǒng)；

數(shù)據(jù)處理步驟，所述數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控子系統(tǒng)顯示其接收的磁場數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，并利用其接收的姿態(tài)數(shù)據(jù)對其接收的磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，得到磁場數(shù)據(jù)結(jié)果；

其中，所述永磁材料靜態(tài)磁場特征測試步驟具體為：

S101測試準(zhǔn)備步驟：取一長度為50m、寬度為1m的測試區(qū)域，將兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)分別放置于所述測試區(qū)域的兩個(gè)長邊中點(diǎn)處，沿所述測試區(qū)域長度方向的中心線布置測點(diǎn)；所述測點(diǎn)的具體布置方法為：自所述測試區(qū)域長度方向的一端至另一端，以5m為間隔布置測點(diǎn)；在所述測試區(qū)域中心兩側(cè)、距離所述測試區(qū)域中心5m范圍內(nèi)，以1m為間隔布置測點(diǎn)；在所述測試區(qū)域中心兩側(cè)、距離所述測試區(qū)域中心1m范圍內(nèi)，以0.1m為間隔布置測點(diǎn)；

S102測試步驟：將水下滑翔機(jī)放置于無磁小車上，驅(qū)動(dòng)所述無磁小車沿所述測試區(qū)域長度方向的中心線自一端行至另一端，在所述無磁小車行進(jìn)過程中，所述無磁小車在每個(gè)所述測點(diǎn)處停止，所述無磁小車停止時(shí)，利用所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)采集該測點(diǎn)對應(yīng)的磁場數(shù)據(jù)，每個(gè)所述測點(diǎn)的磁場數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2min，匯總所有測點(diǎn)的磁場數(shù)據(jù)，得到水下滑翔機(jī)的永磁材料靜態(tài)磁場特征測試結(jié)果；

所述功能單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試步驟中：

所述主控單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試步驟具體為：

S201測試準(zhǔn)備步驟：將水下滑翔機(jī)放置于無磁小車上，將兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)相對于水下滑翔機(jī)的中心線對稱放置于所述水下滑翔機(jī)的左右兩側(cè)，每臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的中心線之間的距離為0.5m，并使兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的主控單元位于同一直線上；

S202測試步驟：在所述主控單元處于上電狀態(tài)和斷電狀態(tài)時(shí)，分別利用所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)采集磁場數(shù)據(jù)，每個(gè)狀態(tài)的采集時(shí)間為2min，匯總所有狀態(tài)時(shí)的磁場數(shù)據(jù)，得到主控單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試結(jié)果；

所述浮力調(diào)節(jié)單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試步驟具體為：

S203測試準(zhǔn)備步驟：將水下滑翔機(jī)放置于無磁小車上，將兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)相對于水下滑翔機(jī)的中心線對稱放置于所述水下滑翔機(jī)的左右兩側(cè)，每臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的中心線之間的距離為0.5m，并使兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的浮力調(diào)節(jié)單元位于同一直線上；

S204測試步驟：在所述浮力調(diào)節(jié)單元處于關(guān)閉狀態(tài)、排油狀態(tài)和回油狀態(tài)時(shí)，分別利用所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)采集磁場數(shù)據(jù)，每個(gè)狀態(tài)的采集時(shí)間為2min，匯總所有狀態(tài)時(shí)的磁場數(shù)據(jù)，得到浮力調(diào)節(jié)單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試結(jié)果；

所述俯仰調(diào)節(jié)單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試步驟具體為：

S205測試準(zhǔn)備步驟：將水下滑翔機(jī)放置于無磁小車上，將兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)相對于水下滑翔機(jī)的中心線對稱放置于所述水下滑翔機(jī)的左右兩側(cè)，每臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的中心線之間的距離為0.5m，并使兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的俯仰調(diào)節(jié)單元位于同一直線上；

S206測試步驟：在所述俯仰調(diào)節(jié)單元控制電池包處于前移狀態(tài)、后移狀態(tài)和歸位狀態(tài)時(shí)，分別利用所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)采集磁場數(shù)據(jù)，每個(gè)狀態(tài)的采集時(shí)間為2min，匯總所有狀態(tài)時(shí)的磁場數(shù)據(jù)，得到俯仰調(diào)節(jié)單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試結(jié)果；

所述滾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試步驟具體為：

S207測試準(zhǔn)備步驟：將水下滑翔機(jī)放置于無磁小車上，將兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)相對于水下滑翔機(jī)的中心線對稱放置于所述水下滑翔機(jī)的左右兩側(cè)，每臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的中心線之間的距離為0.5m，并使兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的滾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元位于同一直線上；

S208測試步驟：在所述滾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元控制電池包處于左移狀態(tài)、右移狀態(tài)和歸位狀態(tài)時(shí)，分別利用所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)采集磁場數(shù)據(jù)，每個(gè)狀態(tài)的采集時(shí)間為2min，匯總所有狀態(tài)時(shí)的磁場數(shù)據(jù)，得到滾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試結(jié)果；

所述深度計(jì)單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試步驟具體為：

S209測試準(zhǔn)備步驟：將水下滑翔機(jī)放置于無磁小車上，將兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)相對于水下滑翔機(jī)的中心線對稱放置于所述水下滑翔機(jī)的左右兩側(cè)，每臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的中心線之間的距離為0.5m，并使兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的深度計(jì)位于同一直線上；

S210測試步驟：在所述深度計(jì)處于上電狀態(tài)和斷電狀態(tài)時(shí)，分別利用所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)采集磁場數(shù)據(jù)，每個(gè)狀態(tài)的采集時(shí)間為2min，匯總所有狀態(tài)時(shí)的磁場數(shù)據(jù)，得到深度計(jì)單獨(dú)工作時(shí)的磁場特征測試結(jié)果；

所述模擬水下工作剖面時(shí)的磁場特征測試步驟具體為：

S301測試準(zhǔn)備步驟：將水下滑翔機(jī)放置于無磁小車上，將兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)相對于水下滑翔機(jī)的中心線對稱放置于所述水下滑翔機(jī)的左右兩側(cè)，每臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的中心線之間的距離為0.5m，并使兩臺(tái)所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)與所述水下滑翔機(jī)的頭部平齊；

S302測試步驟：控制所述水下滑翔機(jī)模擬水下入水、下潛、上浮和出水過程，在整個(gè)過程中，以500Hz采樣率利用所述水下滑翔機(jī)磁場特征測試系統(tǒng)連續(xù)采集磁場數(shù)據(jù)，得到水下滑翔機(jī)模擬水下工作剖面時(shí)的磁場特征測試結(jié)果。