电磁流量传感器灵敏度研究

根据电磁流量计的测量原理以及磁路欧姆定律,分别对影响传感器灵敏度的线圈匝数、磁导率、线圈宽度和传感器长度等因素进行了分析、仿真和标定。试验结果表明,传感器灵敏度与线圈匝数和线圈宽度成正比;导磁材料硅钢片能有效增强磁感应强度。Maxwell仿真表明,增加了硅钢片之后磁感应强度沿电极连线增强约12%,沿管道内壁增强约20%,传感器增益标定值提高12.7%;对于6英寸传感器,采用标准线圈。当传感器长度为6.1~9.1英寸时,既有效利用了线圈产生的磁场,又实现了最经济设计。     

基于粒子群优化算法的线圈系统设计

采用磁变模拟法,模拟舰艇在海洋上航行进行旋转和摇摆,在地磁场的作用下产生的涡流磁场,来实现对舰艇涡流磁场的测量.为了更精确地模拟地球磁场,首先需要创造一个均匀度相对较高的磁场空间.基于此目标,采用粒子群优化算法,以线圈系统的均匀度为目标函数,通过迭代的方式,对线圈系统的位置参数和匝数参数进行优化计算找到最优解.依据最优解,结合实验场地的特点和实际线圈系统的搭建情况,对线圈系统产生的磁场的均匀度进行了模拟仿真,建立了一个在中心区域均匀度高于95％ 的相对均匀的磁场空间.     

基于平面线圈的油液磨粒监测传感器设计

为了提高油液管道直径增加后感应区磁场均匀性,减小测量误差,根据电磁感应原理,设计了一种新型的在线油液 磨粒监测传感器。传感器使用一组安匝比为15/7/15的平面线圈在直径1ｍｍ的油管中产生均匀磁场以提高传感器探测金属磨粒的性能,使用COMSOL建立线圈模型并仿真,传感器线圈产生的磁场在感应区60％范围变化率小于1％,相同磨粒在油管径向不同位置的电感变化误差平均值为5％,根据仿真设计制作线圈实物,传感器能测量和分辨粒度100μｍ 铁磨粒和100μｍ 铜磨粒,同一磨粒位于管道轴线和管壁的电感变化误差不超过6.25％。仿真研究和实验结果证明新模型在管道径向产生的磁场更加均匀,可以有效减小粒子在管道径向运动带来的误差。     

胶囊内窥镜机器人的外磁场驱动方法

研究了利用外部磁场驱动胶囊内窥镜机器人的方法. 我们将梯度线圈和匀场线圈进行组合，通过调整线圈加载电流以及线圈绕可平移病床的旋转来合成空间上梯度均匀、低场强区域可动态调整的驱动磁场，作用于机器人内置的永磁体,从而获得期望的驱动力和辅助转矩.仿真表明组合线圈构成的磁场环境对于驱动相当有利. 我们提出的驱动方法具有良好的可控性和安全性，为进一步研究梯度磁场驱动适于体内各种腔管的微机器人奠定了基础.     

一种简化的室内机器人电磁定位算法与系统

文章提出了一种简化的室内机器人的电磁定位算法。在定位空间内布置一个发射线圈和一个三轴接收线圈,形成电磁耦合系统。以接收线圈三轴为参考建立空间直角坐标系,并对发射线圈加载正弦电信号作为激励信号,产生交变电磁场。接收线圈感应到磁场的变化,通过测量计算感应耦合的强度特征值,确定移动目标的位置参数。本系统将三轴接收线圈固定,而将水平发射线圈置于平面移动机器人目标之上,这样可将定位算法简化。根据磁偶极子模型,提出了解析计算方法。通过仿真和实验,证明该方法能够满足室内机器人的定位要求,是可行且有效的。     

图解铁磁交流稳压器

交流稳压器通常是利用铁磁非线性特性构成,属于铁磁稳压器,它是由铁磁饱和元件再加谐振电容构成的稳压器。1、铁磁饱和现象一个线圈通过电流时,线圈中便有磁场产生,描述这个磁场有两个物理量,一个是磁场强度,用H来表示,它与线圈的圈数和流过线圈的电流强度的乘积(又称安匝数)有关;另一个是磁感应强度(又称磁通密度),用B来表示,B的大少除与安匝数有关外,还与线圈中的介质有关。如果介质是空气,那么H和B数值相等,如果介质是铁磁材料时,同一线圈流过同样的电流     

PCB磁通门传感器

【目标】设计低频（〈1kHz）低强度（〈1mt）的磁场传感器,磁场（通常应用在地球磁场的罗盘上）包括AMR（各向异性磁阻）,磁通门和GMI（巨磁阻抗）传感器。传统的磁通门传感器要达到上述要求,必须包括铁磁芯、励磁线圈和耦合线圈。印刷电路板（PCB）和Si磁通门（用金属层和层互连代替线圈）,在空间和金属层的总数量以及线圈匝数的总数上受到限制。     

无缆微型游动机器人驱动磁场系统的研究

提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案,以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测．首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法,然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案,最后用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证．实验结果表明该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微型机器人的磁控驱动的设计要求．     

PCB磁通门传感器

正(2014-180-爱尔兰-17)【目标】设计低频(1k Hz)低强度(1mt)的磁场传感器,磁场(通常应用在地球磁场的罗盘上)包括AMR(各向异性磁阻),磁通门和GMI(巨磁阻抗)传感器。传统的磁通门传感器要达到上述要求,必须包括铁磁芯、励磁线圈和耦合线圈。印刷电路板(PCB)和Si磁通门(用金属层和层互连代替线圈),在空间和金属层的总数量以及线圈匝数的总数上受到限制。     

基于ANSYS的电涡流测厚仿真分析

使用ANSYS有限元分析软件对多层导电结构测厚传感器进行仿真分析,建立了较理想的物理模型以及激励频率、激励电压、线圈匝数等各项参数.在频率、线圈匝数等参数确定的情况下,通过改变被测体厚度仿真出被测体厚度与激励电压的对应关系,确定了拟合公式,通过仪器验证了仿真的正确性.     

射线管道爬行器用磁传感器

介绍一种用于射线管道爬行器定位和控制的管道爬行器电磁传感器,利用低频交变磁场能穿透钢制管道壁的原理。它由位于管道外部的磁发射器和管道内部的磁接收传感器组成,磁发射器由电池、稳压电路、直流电动机和钕铁硼永磁旋转体组成,由电池经稳压供电的直流电动机带动钕铁硼永磁旋转体旋转;磁发射器在管道外表局部空间产生交变磁场,在管道内部形成漏磁场,磁接收传感器由感应线圈、限幅器、仪表放大器、检波电路、积分电路、比较电路和防抖电路组成,输出一个开关量信号供爬行器使用,经过长期大范围使用,达到了代替原来放射性物质控制的作用,定位精度满足射线透照要求。     

基于超长波与对称分布天线阵的管道机器人定位技术

分析了管道机器人定位系统的工作原理,研究了超长波发射器的电磁场分布,建立了参数化的数学模型．采用对称分布的超长波信号接收天线阵．提出了非线性和线性两种定位算法,实现了地下或水下未知管道内机器人的空间定位．通过工业现场实验,验证了定位系统与定位算法的有效性;其平面定位误差小于15cm,满足管道作业、管道检测等工程任务的需求．     

新型巨磁阻抗传感器的特性研究

研究了非线性非对角化GMI传感器的信号拾取线圈参数对传感器灵敏度的影响.这些参数包括线圈的长度,线圈的直径,线圈的匝数以及线圈所用漆包线直径.结果显示传感器灵敏度正比于驱动频率和线圈匝数,同时线径变小和线圈直径变小有利于提高灵敏度.使用1 000匝的线圈时获得了最佳效果,该传感器测量范围在±400 A/m,灵敏度为3.518×10-2V/Am-1,分辨率为10-7 A/m,可在室温至150℃间正常工作,显示了其在弱磁测量上的巨大潜力.实验结果利用法拉第定律和线圈参数得以解释.     

基于超导量子干涉仪的磁性颗粒检测单元分析

带有磁化退磁样品处理单元的扫描超导量子干涉仪（SQUID）显微镜系统,配合样品移动定位平台,可以实现生物样品内源磁性颗粒磁学特性和磁场分布的测量。基于SQUID的磁场检测单元为系统重要组成部分,介绍检测单元基本结构、检测原理,推导磁通、磁场和电压间的转换公式,建立磁性颗粒模型。通过仿真分析线圈参数对系统磁场灵敏度和空间分辨率的影响,设计绕制了直径500μm,30匝的超导接收线圈,系统磁场灵敏度为1.46×10-13 T/（Hz）^1/2,空间分辨率为500μm。磁性颗粒模型和仿真分析为系统设计、实验数据分析提供了理论依据。     

电磁软接触结晶器磁感应强度分布的数值模拟

应用数值模拟讨论了工业实验软接触电磁连铸结晶器结构参数对结晶器内部磁场的影响规律。结果表明：当分瓣数＞40时,最大磁感应强度随分瓣数增加的幅度不大;切缝宽＞1．1 mm时,切缝宽度对磁感应强度影响不明显;缝长长于线圈两端各40 mm,就可解决结晶器铜管磁屏蔽问题。本文还发现若线圈外部存在良导电体部件,将会降低钢液表面磁感应强度达50％。     

超低频电磁发射机线圈优化设计

超低频电磁发射机是管道内装置跟踪定位的典型常用设备,其发射磁场强度决定的有效接收距离是该类设备最重要的性能参数之一,而发射天线线圈参数对发射磁场强度有决定性影响.在已有的电池、磁芯和允许体积条件下,通过理论计算有效发射磁场强度与线圈参数的关系,得出采用双线绕法能成倍地提高有效发射磁场强度,改善穿透距离性能的结论,并以实验验证了该优化方案的有效性.     

电感式磨粒传感器中非铁磁质磨粒的磁场特性

在电感式磨粒传感器中,非铁磁质磨粒主要通过涡流效应改变传感器线圈的磁场分布,进而改变线圈的等效电感。建立传感器线圈时谐电磁场与非铁磁质球磨粒耦合关系的有限元模型,模型计算结果表明:磨粒感应出的涡流场减小了磨粒内部的磁感应强度,同时改变了磨粒外部磁感应强度;磨粒引起传感器线圈电感变化率随线圈激励频率的增加而增大,并趋向于一极限值;线圈电感变化率随磨粒半径的减小而迅速衰减。实验研究的结果证明了模型计算的正确性。