电磁超声换能器设计性能评价

阐述了电磁超声换能器(EMAT)超声波激发机理、极化过程超声波振幅解析解和换能效率数学表达式.建立了EMAT实物模型,对不同几何形状的励磁线圈、电磁感应强度和提离距离等影响因子设计了多组基于回波幅度对比试验.然后基于测试试验结果,分析了核心功能组件设计对EMAT测试性能的影响,并比较了不同材质的测试效率和EMAT适用范围.试验结果表明:功能组件组合和参数因子优化设计可有效改善EMAT测试性能,这为EMAT最优性能设计和工程测试解决方案提供基础技术参考.     

微型磁性元件的晚近发展（2）

四、薄膜变压器薄膜变压器的结构与薄膜电感器的大致相同,也有内磁式和外磁式之分。图11表示一种叠层式平面变压器的负载特性和效率。该变压器采用厚12μm的Co—Zr系非晶磁膜和宽0.5mm厚35μm的铜箱(用厚50μm的聚酰亚胺膜作衬底)作平面线圈,叠合起来。励磁频率1MHz,一     

基于磁心与线圈参数优化的非侵入式磁场取能系统功率密度提升方法

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现有方法对磁心与线圈参数的分析相对独立,优化磁心时仅以互感为指标,忽略了该过程线圈参数变化对功率密度的影响。对此,该文考虑磁心尺寸对线圈参数的影响,以功率密度为指标,详细分析线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度对系统功率密度的影响。并在此基础上,提出一种优化磁心与线圈参数的功率密度提升方法,即设计线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度的最优值,以获取更高的功率密度。最后,基于所提出的方法制作了系统样机并进行测试。实验结果表明,对于限定磁心尺寸为30 mm×30 mm×40 mm的系统,在100 A母排电流下,系统经磁心与线圈优化后功率密度可达4.18 mW/cm³,提升至系统优化前功率密度的35倍,验证了所提出方法提升功率密度的有效性。     

耐高温双线圈结构电磁超声换能器设计

针对常规电磁超声换能器高温下存在永磁体或电磁铁芯退磁,难以在高温环境下进行在线检测的问题,提出一种耐高温双线圈结构电磁超声换能器设计方法。双线圈结构电磁超声换能器由励磁线圈、涡流线圈和试件组成。该文采用仿真与实验相结合的方式,分析励磁线圈孔径和提离变化下脉冲磁场分布特征,以及励磁线圈和涡流线圈配置关系对电磁超声换能效率影响。结果表明,小孔径励磁线圈虽然能够提供更大的脉冲磁场,但涡流线圈绕制匝数减少,又会降低接收信号强度;对于15 mm和25 mm孔径的励磁线圈,涡流线圈匝数分别为25匝和40匝时,得到的接收信号幅值和信噪比较好。依照提出的耐高温双线圈结构电磁超声换能器,对室温到450℃不锈钢试件实现了多次回波信号采集,具备对高温金属进行在线检测的能力。     

用于测厚和裂纹检测的正交横波电磁超声换能器仿真分析及实验研究

垂直入射的横波在测厚时具有较高的灵敏度,但检测裂纹常需采用斜入射方式,单个换能器无法同时进行这两种检测。该文设计了一种正交横波电磁超声换能器（EMAT）,通过两个蝶形线圈在铝板中激发正交偏振的横波,提出在脉冲回波模式下利用两个线圈接收信号的声时信息和幅值差,同时进行测厚、检测裂纹并确定裂纹方向的方法。建立正交偏振EMAT三维有限元模型,对横波声场与裂纹缺陷的相互作用进行仿真,研究线圈间距、裂纹尺寸对正交声场和信号幅值差的影响。仿真和实验结果表明：正交横波EMAT通过一次检测可以同时实现测厚、裂纹检出及裂纹方向定位,为腐蚀减薄和裂纹等缺陷的在线检测提供了新方法。     

日本成功利用超导线输送强电流

日本原子能研究所 2 0 0 2 - 0 8- 2 9宣布 ,他们在世界上首次证明了铌铝合金超导线可用于大型超导线圈 ,并成功在 13特斯拉的强磁场中 ,用外径为 1.5ｍ的大型超导线圈输送达 4 6ｋＡ的强电流。在国际热核聚变实验炉中 ,约束等离子体需要 13特斯拉的磁场 ,目前广泛采用的是使用铌锡合金超导线的大型超导线圈 ,但这种线圈在超过 13特斯拉的磁场中不能继续保持超导性能 ,所以它的应用在实验室外就有很大局限。而铌铝合金超导线即使在超过 13特斯拉的强磁场中依然能保持很高的超导性 ,并且它能承受的机械应力是铌锡合金线的 4倍 ,可以对其进行…     

汽轮发电机励磁绕组动态匝间短路故障的定位研究

励磁绕组匝间短路故障是汽轮发电机的频发故障,但现有的方法实现匝间短路定位,尤其是动态匝间短路线圈的定位,还存在一定的困难。为了确定发电机励磁绕组存在动态匝间短路线圈的位置,详细推导了汽轮发电机励磁线圈匝间短路时励磁磁动势、气隙磁密、定子空载电势、定子并联支路间环流等物理量的变化;在考虑电机饱和的基础上,确定了动态匝间短路故障的特征量,提出了故障诊断方法,并进行了仿真和实验研究。研究结果表明,定子空载奇次谐波电势变化量的比值以及并联支路偶次谐波环流比值与励磁线圈匝间短路的位置存在一一对应的关系,据此可确定励磁线圈的短路位置。这种方法不仅可以检测出励磁线圈动态匝间短路的位置,同样也可以检测出静态匝间短路的位置,从而实现励磁线圈匝间短路故障的定位。     

磁耦合谐振式无线能量传输技术效率分析

详细阐述了磁耦合谐振式无线能量传输技术的原理,建立了系统等效模型并分析得到系统传输效率公式,从而得出影响系统传输效率的因素,具体包括负载阻抗、系统频率、线圈线径、线圈半径、线圈匝数、线圈位置和传输距离。针对理论分析得到的各个影响因素,逐一仿真验证了它们对效率的影响效果,为提高磁场谐振耦合式无线能量传输系统的效率提供了理论依据。     

钻杆表面缺陷检测的有限元分析

针对钻杆缺陷位置的随机性造成的漏检问题,基于漏磁检测原理,设计了双直流线圈励磁的体积型缺陷检测模型。利用两个同半径、等电流、共轴平行套在钻杆外面的圆线圈对钻杆进行励磁,采用有限元分析软件对所设计的装置进行建模仿真,探究提离效应对缺陷处磁通密度变化的影响:缺陷处的磁通密度值随传感器提离值的增大而减小;提离值为1和7 mm时,磁通密度曲线在体积型缺陷处幅值变化不明显;提离值为2 mm时,磁通密度曲线有较明显幅值变化,可对体积型缺陷进行较好地辨识。分析表明,该装置可实现钻杆表面任意位置处体积型缺陷的全面检测,在钻杆安全监测方面具有较高参考价值。     

潜水三相异步电动机绕线模的计算

一、概况潜水三相异步电动机2极定子都用24槽,线圈为单层同心式,节距大,导线用耐水电磁线。导线外层的聚乙烯绝缘层及尼龙护套层较厚,单根导线外径比一般电磁线外径大0.86毫米,与普通电机比定子槽较深而内径较小;用普通办法设计线模时,由于直线部份与圆弧交接处夹角小,故易损坏电磁线,且线模宽度太大,有的竟达定子内径的2倍;下线时需将宽度压缩整理后才可下线。按照我厂实践,在2极24槽的单层同心式绕线模计算中采用下述简易计算。     

电磁超声激励系统阻抗匹配网络的设计

电磁超声换能器的换能效率低是限制电磁超声技术广泛应用的一个重要因素,如何提高换能器的换能效率一直都是电磁超声领域的研究重点。激励线圈作为激励系统中十分重要的一部分,其激励电流的大小决定试件表面产生电磁力的大小。但是,由于线圈和功率放大器之间存在严重的阻抗失调,使其流过的电流及获得的功率不是很理想。为此,根据电抗元件网络可精确实现调谐和变阻的特性,结合二进制的组合方式,设计了能够匹配多种频率线圈的电抗网络。该网络的接入可实现功率源和负载之间的最大功率传递,提高加载在线圈上的电流,为电磁超声激励提供较大的能量。仿真和实验结果表明:该匹配网络能在0.5~5MHz宽频率范围内有效地提高电源的输出效率,提升电磁加载的信噪比及转换效率,为电磁超声的后续研究奠定基础。     

用于电磁超声铝板检测的脉冲电磁铁

电磁超声换能器是一种新型超声波发射和接收装置。通过建模、有限元分析、电路仿真等多种方法,设计了一种结构简单、实用性强的用于电磁超声铝板检测的脉冲电磁铁。该脉冲电磁铁由脉冲电流激励,工作时瞬间建立较强磁场,工作结束后磁场迅速消失,从而使电磁超声装置的体积、重量显著降低。最后,结合铝板厚度测量实验,验证了脉冲电磁铁设计方法的有效性。     

铸钢件超声波检测工艺参数选择分析

通过调整超声波检测参数,研究分析ZGOCr13Ni4Mo铸钢件检测反射回波波幅与超声波检测参数变化的关系.试验结果表明,探头频率、直径对对回波增益产生较大影响,当铸钢件壁厚<75 mm时,宜选用频率为2.5 MHz;当壁厚≥75 mm时,宜选择频率为2.25 MHz,探头晶片直径为20 mm较佳.     

特高压交流试验示范工程大跨越OPGW选型建议

光纤复合架空地线(OPGW) 是集通信光纤与架空输电线路避雷线于一体的地线, 既要满足光纤通信的技术要求, 也要满足作为地线所必备的特性要求, 包括机械强度、电气性能。特高压交流试验示范线路的2 个大跨越用OPGW选型设计, 建议采用层绞不锈钢管式结构, 在允许的情况下, 外层铝包钢单丝直径应不小于4.0mm。应从绞合单丝材质、外层单丝直径、直流电阻、热稳定校验和余长设计等5 个方面, 提高OPGW的性能。     

节能导线电晕损失及电阻损耗特征试验研究

根据国家相关标准,对高导电率钢芯硬铝绞线、铝合金芯铝绞线、中强度铝合金绞线等节能导线进行了电晕损失试验和直流电阻测试试验,分析了导线直径、导线表面状态对导线电晕损失的影响规律,得到了直流电阻值和单位长度电阻损耗,获得了220 k V线路用典型节能导线的主要电气特性,为未来导线的选型及设计提供有力数据支撑。     

锅炉受热面小径管周向缺陷磁致伸缩导波检测试验研究

针对受热面小径管周向缺陷检测问题,本文设计了纵向磁致伸缩导波传感器,并将其应用于受热面小径管的无损检测。通过分析小径管中纵向导波模态传播特性,选取了130 kHz和250 kHz L(0,2)模态对小径管进行检测。通过比较两个不同尺寸永磁铁构成的偏置磁路对传感器性能的影响,优化选择了尺寸为20×20×10 mm的磁铁。在此基础上,在受热面小径管中进行了纵向导波无损检测试验研究。结果显示,L(0,2)模态可以有效检测小径管内外壁周向缺陷,用中心频率为130 kHz和250 kHz传感器对0.5~2 mm深度周向缺陷检测时发现,缺陷波包幅值随缺陷深度的增加而增加,为实际检测小径管提供依据。     

电磁超声特征信号检测系统的设计

针对电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)转换效率低、信号微弱、信噪比低的问题,设计开发了包括电磁超声换能器在内的,由低噪前置放大器、宽带接收器以及基于虚拟仪器的正交锁相放大等构成的电磁超声检测系统。对比了传统EMAT结构与新的EMAT结构磁通密度的不同,通过提高偏置磁场的强度提高EMAT的换能效率;分析了前置放大器、宽带接收器、电磁超声换能器的频率响应特性;研究了相敏检波器中低通滤波器的阶数、滤波器类型以及截止频率对电磁超声回波信号检测的影响,并对铝板进行了缺陷检测实验。实验结果表明:该系统能够实现电磁超声信号的实时采集、分析和存储,同时能够提高信号的信噪比和分辨率。     

铁镓材料磁致伸缩换能器的结构设计与优化

介绍了一种新型双棒结构的磁致伸缩换能器,分析了影响装置磁场分布的结构参数的大小。根据仿真分析,确定选择导磁体的材料为硅钢片,厚度为10 mm,磁致伸缩棒的直径为10 mm,并针对换能器的结构优化,设计了界面友好、简化的用户操作界面,为日后的计算分析提供了方便。     

钢管和铝包钢管OPGW的分析比较

目前,国内生产的OPGW主要为不锈钢管结构,但如果要求OPGW的截面积或缆直径较小而短路电流较大,其选型比较困难。文章详细分析了钢管和铝包钢管OPGW的结构特点和相关参数,通过比较认为:铝包钢管OPGW可补充钢管OPGW结构系列中的不连续区段,但当OPGW的外径、截面积足够大且外层股线直径也足够大的情况下,铝包钢管结构并不具优势。