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為了對長期處於三維水環境中的橋墩局部河床的沖刷情況進行監測，本研究設計了一種基於重力驅動磁傳感的河床沖刷監測系統。該系統利用扇形掃描聲呐技術掃描河床沖刷情況，為鐵磁標簽傳感器等設備佈設點位的選取提供前置信息。結合重力驅動導軌，減小磁偶極子自由度，以達到簡化反演計算過程及明確反演位置的目的。根據磁偶極子模型，本研究設計了一種鐵磁標簽傳感器，具有水下工作、遠程開關、自供電等特點；其中，遠程開關的功能可用於監測點位傳感器磁場與背景磁場分離。為了解決國內外磁偶極子定位方法太過複雜，所需儀器造價過高，適應環境能力薄弱的問題，本研究通過變化磁偶極子磁場空間分佈坐標系，聯立三個方向上的磁場分佈公式，推導出能夠反演單自由度鐵磁標簽傳感器位置的公式。反演公式為一元二次方程，理論解易求，且理論解只存在兩個，便於選取正解。為了證明鐵磁標簽傳感器位置反演公式的成立，本研究通過ANSYS有限元仿真和實驗驗證，結果證明，雖然由於磁偶極子與鐵磁標簽傳感器在形態上有一定差異，致使鐵磁標簽傳感器的感應磁場強度與磁偶極子磁場分佈模式給出的理論磁場強度存在一定的差別，但反演結果誤差較小，所推導的公式能夠作為鐵磁標簽傳感器位置的反演公式，且具有一定的抗噪能力。為了研究各預設參數對反演結果的影響，本研究通過控制變量法，通過對ANSYS有限元仿真和實驗數據的分析，得出了各預設參數對反演結果的影響效果，並據此對各預設參數的設定給出了設計要點。本研究根據所推導的公式，編寫了“重力驅動磁傳感河床沖刷監測系統”程序，形成使用界面，達到遠程監控的目的。
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