线圈形状及几何参数对电涡流传感器性能的影响

针对电涡流传感器探头线圈形状及其参数对传感器灵敏度和线性范围的影响问题，本文以Biol-Savart定律为基础，推导了具有梯形截面的矩形柱线圈和圆形柱线圈对称轴上任一点的磁场分布，确定了在以位移为检测量的电涡流传感器中采用圆柱线圈更合理，并通过有限元法研究和分析了在线圈匝数密度不变和变化2种情况下圆柱线圈内径、外径、厚度、截面形状（矩形、梯形和倒梯形）对传感器灵敏度和线性范围的影响，为合理选择线圈参数和优化传感器性能提供参考。     

硅质微通道玻璃化保存芯片的结构热应力分析

玻璃化保存是指以超高速降温促使生物材料发生玻璃化转变后低温存贮,能有效避免传统低温保存过程中冰晶生长等因素造成的低温损伤,是细胞、组织等生物材料的理想长期保存方法。基于微通道换热原理的玻璃化保存芯片技术能够满足玻璃化保存的超高速降温需求,但降温过程中的快速温度变化将产生较大的热应力,对芯片结构可靠性产生重要影响。特别当芯片采用硅这种生物相容性好但强度较差的材料时,热应力影响更为突出。建立微通道玻璃化保存芯片的三维CFD模型,对降温过程中的流动沸腾换热过程和热应力作用进行整场求解,预测不同条件下芯片降温性能及结构中的应力场,并采用正交试验方法设计算例,分析微通道深度、宽度、壁厚和长度等结构参数对芯片内热应力的影响规律。结果表明,各参数对硅质微通道芯片结构热应力的影响程度从大到小依次为:通道深度,通道壁厚,通道宽度,通道长度;通过正交试验所得出的最优参数组合能在满足玻璃化保存所需降温速率的同时保证芯片的结构强度。所提出的仿真方法和结果将为微通道玻璃化保存芯片技术的进一步发展和应用提供重要支持。     

厚度无损检测仪器的精度长期稳定性研究

无损检测和结构健康监测是保障工业生产安全、降低维护成本的重要技术。在结构健康监测领域,原位测量仪器的长期稳定性尤为重要。首先介绍电磁、超声无损检测在厚度检测的应用现状,针对随后讨论厚度无损检测检测仪器精度长期稳定性问题。对厚度无损检测仪器现在长期使用过程中的精度变化规律进行研究,探讨三种测厚仪器的工作原理、精密度和准确度与仪器的稳定性的关系。采用三种厚度测量仪器（超声测厚仪、涂覆层测厚仪与楼板测厚仪）测量预标定样本的仪器试验测量方法,得到五年测量数据。再通过分析数据的年平均误差、相对误差和变化速率来讨论电涡流测厚仪、超声测厚仪的长期稳定性,并进行三类仪器间的比较,分析各类型仪器的特点。结果显示电涡流厚度测量仪器具有相对较好的长期稳定性;超声测厚仪和楼板测厚仪精密度维持能力受时间影响,仪器精密度逐年下降,准确度也趋于不稳定。为电磁无损检测技术应用到结构健康监测领域,自校准和补偿奠定了基础。     

有限元法的应用现状研究

有限元法(FEM：Finite Element Method)作为一种最有效的数值方法，在工程实际中得到了广泛、深入的应用。以应用为主线，首先回顾了FEM的发展历程，然后从FEM的应用过程和应用领域两个方面详细地论述了FEM应用的有关问题，并例举了相关的应用实例。最后总结了FEM的国内外应用现状及研究熟点问题。     

电涡流传感器线圈阻抗计算方法

针对电涡流传感器的线圈阻抗值计算问题,提出理论计算法和有限元法两种方法.以厚度为δ的被测体(含磁性和非磁性导体)上方正对一圆柱型线圈为求解模型,根据传感器工作原理和电磁场理论导出线圈阻抗积分表达式,并将其转化为更易求解的级数表达形式,由MathematicTM计算线圈阻抗值.然后根据有限元建模理论建立传感器的有限元模型,通过仿真得到传感器磁力线分布和线圈阻抗值.最后比较两种方法得到的阻抗值,结果表明两种方法计算结果相符,其有效性和正确性得到相互验证.     

基于相敏检波原理的电涡流传感器电路

电涡流传感器的输出特性与被测对象的电磁特性有着密切的关系,严重限制了电涡流传感器的使用范围.通过对相敏检波原理的研究,采用相敏检波技术对传感器探头线圈阻抗信号进行正交分解,结合矢量投影方法来消除被测对象的电磁特性对传感器输出的影响.实验表明:在不同被测对象、同一检测距离下测得的传感器探头线圈的电阻分量和电抗分量存在线性的关系,利用归一化阻抗能够消除被测对象的电磁特性对传感器的影响.     

基于NURBS的复杂域边界单元改进方法

提出了基于非均匀有理B样条(NURBS)理论的边界单元改进方法。该方法以原分网后的节点和单元数据为依据,按照平均取值的原则获取边界单元边界边上的控制点,根据这些控制点利用NURBS理论表示边界边,并可通过不断调节权因子,使分网后的边界更加接近真实边界。最后以VC++为平台,通过算例验证了该改进方法的有效性,并推导了改进后边界单元的形函数。     

基于BP网络的电涡流传感器非线性补偿

电涡流传感器消除了传感器探头和被测材料之间的相关性,但存在较严重的非线性,采用BP网络对改进后的传感器的非线性进行补偿,并将补偿结果与拟合函数法的补偿结果进行了比较。结果表明:2种补偿方法都大大提高了传感器的线性度。但BP网络产生的补偿曲线更顺滑,补偿后的传感器线性度更高。     

电涡流传感器中变压器型等效电路的适用性研究

为考察电涡流传感器中等效电路的适用性，本文从被测体材料角度出发，在分析等效电路基础上，采用分离变量法和数值计算法，得到不同被测材料下探头线圈阻抗与提离高度的关系，并与从等效电路得出的结论比较，确定等效电路的适用性，同时考察被测体厚度对线圈阻抗的影响，最后对得出的结论进行理论分析。结果表明，等效电路的适用性与被测体的涡流渗透厚度无关；对非磁性材料作用下的检测系统，等效电路适用，对铁磁性材料则不适用；同时在计算线圈阻抗时，应保证被测体厚度大于其涡流渗透厚度的20％。     

基于传递函数有理分式的模态参数识别算法研究

为降低多参考点模态参数识别过程中系数矩阵的计算精度损失,利用传递函数有理分式模型,在正交多项式识别算法的基础上提出一种改进的模态参数识别方法,并给出该算法的实现流程和稳定图的建立方法;通过实测算例对所提出的方法进行验证。结果表明,该方法有效地识别模态参数,并简化参数的计算过程,提高识别效率。该结论将对采用模态参数识别结构的完整性研究提供借鉴。