Modeling and finite element analysis of transduction process of electromagnetic acoustic transducers for nonferromagnetic metal material testing

Facing the problems lack of considering the non-uniform distribution of the static bias magnetic field and computing the particle displacements in the simulation model of electromagnetic acoustic transducer (EMAT),a multi-field coupled model was established and the finite element method (FEM) was presented to calculate the entire transduction process.The multi-field coupled model included the static magnetic field,pulsed eddy current field and mechanical field.The FEM equations of the three fields were deri...     

传感器动态建模FLANN方法改进研究

提出一种改进的函数连接型神经网络(FLANN),并将其应用于传感器动态建模.首先,将单输入单输出(SISO)的传感器系统表达为动态差分方程模型;再充分考虑动态模型输出的历史值与参数之间的关系,对模型输出与参数的偏导数进行重新推导,得到了对权值参数偏导数的更高精度估计;最后,利用该模型梯度进行迭代训练,加快了网络收敛速度并提高了收敛的稳定性.实验结果表明,改进FLANN具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性,十分适合传感器动态系统的建模.     

自激异步发电机变速恒压运行时电容值的计算

为保证自励异步发电机在转速和负载改变时能稳态恒压运行,采用改变机端电容值的措施,并给出了机端电容值的计算方法。以异步发电机带阻感负载稳态运行时的等值电路为基础,推导了回路阻抗方程,依据异步发电机稳态运行时同路阻抗为零这一必要条件,选择同路阻抗绝对值为目标函数,把端电压作为优化约束条件,利用单纯形法计算了不同转速和负载下的机端电容值,克服了传统方法不能处理有约束问题的弱点,计算值与实验值的一致证明了方法的有效性。此法亦可用来计算并联补偿电容值。论文还给出了恒定负载时机端电容值与转速的关系曲线,说明异步发电机恒压运行时存在临界转速。     

自激异步发电机空载建立恒压时电容与转速的关系

异步发电机空载建立恒定端电压时,转子转速和机端电容间存在对应关系.以异步发电机空载稳态运行时基值频率下的一相等值电路为基础,推导了节点导纳方程,依据异步发电机稳态运行时节点导纳为零的必要条件,选择节点导纳绝对值为目标函数,把端电压作为优化约束条件,利用坐标轮换法计算空载下不同恒定机端电压值对应的电容和转速,并且给出了关系曲线,说明了异步发电机存在临界建压转速和临界建压机端电容.本文采用的优化算法,克服了传统方法难以解决有约束问题的缺点,计算值和试验值的一致性说明了方法的正确性.     

自励异步发电机负载对端电压和频率的影响

从异步发电机稳态运行的等效电路数学模型出发，推导了回路阻抗方程，令回路阻抗值为零，作为异步发电机稳定运行的条件。利用变量轮换直接优化方法计算励磁电抗和定子频率，进而计算出不同负载下的端电压值。此法稳定性好且编程简单。给出了异步发电机的端电压和定子频率随负载变化的曲线以及外特性曲线。计算结果说明负载对异步发电机的端电压影响较大，而对定子频率影响较小，且影响随负载性质改变而不同。计算结果与实验结果的一致性说明了分析方法的准确性。     

电磁超声换能器新型线圈阻抗及匹配电容的计算

为提高电磁超声换能器(EMAT)的换能效率及信噪比,研究了EMAT线圈阻抗匹配的方法。考虑到检测材料属性、线圈提离以及线圈在高频激励下的集肤和邻近效应等因素会影响线圈的阻抗大小,线圈的分布电容也会对线圈的匹配产生影响,针对EMAT线圈的等效电路,采用有限元方法计算了不同提离情况下的线圈阻抗和分布电容,以此为基础,对线圈的匹配电容进行了计算,并通过实验验证了计算方法和结果的正确性。计算和实验结果表明,线圈电阻随提离增大而减小,线圈电感随提离增大而增大,线圈分布电容随提离增大而减小,变化规律均符合指数规律。     

自励异步发电机负载对端电压和频率的影响

从异步发电机稳态运行的等效电路数学模型出发,推导了回路阻抗方程,令回路阻抗值为零,作为异步发电机稳定运行的条件。利用变量轮换直接优化方法计算励磁电抗和定子频率,进而计算出不同负载下的端电压值。此法稳定性好且编程简单。给出了异步发电机的端电压和定子频率随负载变化的曲线以及外特性曲线。计算结果说明负载对异步发电机的端电压影响较大,而对定子频率影响较小,且影响随负载性质改变而不同。计算结果与实验结果的一致性说明了分析方法的准确性。     

基于黄金分割的异步发电机空载建压转速值的确定

从异步发电机稳态运行的等效电路模型出发,列写了等效电路模型的回路阻抗方程,令回路阻抗实部和虚部分别为零,建立方程组.在此基础上利用二维优化计算最小建压电容,然后利用基于黄金分割的一维优化方法计算最小建压转速值.此法编程简单,收敛速度快.论文最后通过实例计算验证了本方法的正确性和准确性.     

基于暂态模型的异步发电机稳压电容计算

鉴于机端电容大小对异步发电机端电压的影响，为保证异步发电机稳压运行，提出了一种计算电容值的方法。把异步发电机稳态运行作为暂态运行的特殊情况考虑，根据任意速旋转坐标系统下异步发电机的暂态模型，推导了稳态运行时相应的矩阵方程。令发电机稳态运行所对应齐次方程的行列式为零，并使发电机的端电压为恒值，计算不同运行状况下机端电容值。以发电机端电压保持恒值为约束条件，用直接搜索优化方法求解目标函数，此法克服了传统的迭代解法稳定性差与难于处理有约束条件之缺点。论文给出了异步发电机在不同负载下稳压所需的机端电容值，计算结果与实验结果的相互吻合说明了分析方法的有效性与准确性。