平面螺旋线圈电磁发射器磁场及发射体受力分析

平面螺旋线圈电磁发射器具有结构简单、推力大等优点.首先介绍了平面螺旋线圈电磁发射器的工作原理,给出了驱动线圈的磁场方程、发射体的涡流方程和受力方程.用有限元法对驱动线圈磁场和发射体的受力进行了仿真计算,并分析了驱动线圈载荷频率变化、截面形状变化和发射体位置变化对发射体受力的影响.仿真结果表明:驱动线圈的电流频率对发射体受力影响较大,电流频率越高,发射体受力越大;在驱动线圈载荷相同的情况下,方形截面的驱动线圈使发射体受到的电磁力较大.     

一种三相异步感应型线圈电磁发射器的研究

基于Ansoft公司的大型磁场分析软件Maxwell,对三相异步感应型线圈电磁发射器的结构参数进行了仿真分析,根据仿真结果和相关理论设计了一种发射器模型,验证了仿真与分析的结论.实验证明该发射器结构简单、性能稳定,有广阔的研究前景.     

旋转机械油路磨粒传感器的设计及仿真研究

设计一种应用于旋转机械油路检测系统的在线式油路磨粒传感器,其性能直接影响油路检测系统的监测结果。重点对传感器检测原理和结构特性等进行定性分析,根据电磁场原理和毕奥-萨伐尔定律等电磁学理论,推导并建立平衡线圈磁场分布数学模型以及传感器输出模型,研究影响传感器输出和磁场分布的几大因数,最后利用电磁场仿真软件对传感器平衡结构线圈的磁场分布进行仿真,为传感器的设计、优化改进提供了重要的理论依据。     

质子磁场传感器类方形线圈结构参数设计

为提高质子磁场传感器输出信号幅度和信噪比,论文提出了一种针对质子磁场传感器的类方形电感线圈结构。在传感器腔体内径限定的约束条件下,以感应电动势幅值最大化为目标,对类方型线圈和圆形线圈的结构参数进行优化设计,计算线圈尺寸参数;根据计算结果,利用COMSOL软件建立线圈等效仿真模型,得到线圈内部磁场参数,结合实际制作的线圈电感量,理论计算得出类方形线圈接受的感应信号幅度比圆形线圈高1.59倍的结论;对比实验结果表明类方形线圈感应信号的幅度是圆形线圈的1.43倍,且感应信号的信噪比提高了3.1dB。     

单级感应线圈炮最佳初始位置仿真研究

在单级感应线圈炮的发射过程中,影响电磁发射效率的因素有很多。弹丸初始位置就是其中之一。以驱动线圈和弹丸的初始中心距为变量。以弹丸所能达到的最大速度为目标函数。采用轴对称线圈磁场的数值计算方法和微分方程的前向差分法。对单级感应线圈炮系统进行了仿真研究;研究的结果表明,对于给定的单级感应线圈炮系统。确实存在一个最佳的初始位置,使得弹丸的速度能达到最大。并且,通过仿真计算,得出了该最佳初始位置。这为以后的工程实践提供了理论参考。     

基于ANSYS的单级行波感应发射器磁场仿真分析

本文首先描述了行波感应发射器的基本原理及结构组成,在此基础上分析了行波磁场的形成.然后应用有限元软件ANSYS对行波感应发射器的磁场进行了仿真分析.通过仿真分析,得出了发射器的磁力线、磁通密度分布图以及线圈响应电流曲线和节点磁场强度曲线.     

用于骨科手术机器人的电磁定位方法

针对计算机辅助骨科手术,提出了基于磁偶极子模型的电磁定位方法.该方法以交流线圈为发射源,由电磁定律,接收线圈会产生感应电动势.由磁偶极子模型计算出磁场的空间分布,推导出包含目标位置和方向信息的方程组,利用非线性算法来解方程,从而得到一个稳定的、实时的定位方法.通过仿真验证该模型所需的方程数,实验结果表明该方法是有效的,...     

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。     

螺管线圈传感器的线性范围研究

应用数值分析方法,研究了通电螺管线圈的绕制螺距与螺管线圈内部磁场感应强度分布之间的对应规律;提出采用按特定规律的变螺距螺管线圈,而不用传统均匀密绕的螺管线圈,电感位移传感器的线性输出范围与螺管线圈整体长度之比可以加大。实验结果证明:用最优化方法设计的变螺距线圈,使电感传感器的有效线性输出范围得到了显著的提高。     

圆形磁耦合截面构建的新型时栅位移传感器

现有磁场式时栅位移传感器暴露出机械加工齿槽等分性差和线圈绕制参数一致性差,导致耦合磁场形成的电信号质量较差的问题.针对以上问题,提出了一种以圆形截面铁磁材料替代传统类矩形截面铁磁材料构建耦合磁场形式的传感器设计方法,该方法采用标准件作为基本阵列导磁单元,并以定制的精密线圈绕组设计一种新型的变磁阻式时栅位移传感器.文中首先利用有限元软件ANSYS Maxwell对理论模型的可行性进行了仿真验证,然后通过精度实验获取了误差范围在±1.3"内的误差曲线,仿真与样机实验验证了新型传感器设计方案的可行性.该方法的应用规避了传统的线切割开槽绕线的机械加工形式,可以在有效提高电信号质量的同时大大提高了时栅的生产效率,有利于时栅位移传感器产品化进程的推进.     

三级线圈发射模型研究

基于电磁感应原理，设计和制作了电磁发射模型。模型采用光电传感器触发三级线圈加速抛体。该模型在30V电压下，可将重量为6．5g的抛体加速至5．85m/s，文中所获得的模型结构参数和实验数据对进一步研究线圈发射起到参考作用。     

电磁感应式位置传感器研究

为了实现对各种行程与定位系统进行准确的位置测量,针对电磁感应式位置传感器的电磁感应系统展开研究,在了解电磁感应系统工作原理的基础上,利用毕奥-萨伐尔定律推导出了余弦形式的激励线圈在空间某一点处所产生的磁感应强度的计算公式,并进一步通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析软件建立了电磁感应式传感器的模型,并对其进行了仿真分析.结果表明:激励线圈周围产生的磁感应强度大小成对称分布,且在距离激励线圈平面±2 mm的范围内强度较大.同时,感应线圈中电流大小成正弦规律变化,且频率与激励源频率相等.由分析结果可知,实际设计中选取传感器移动转子与激励线圈之间的距离为2 mm较为合适.     

低噪声宽频带感应式磁传感器

感应式磁传感器是频率域电磁（FEM）法中使用最广泛的磁传感器,通常由感应线圈和前置放大器组成,其中前置放大电路是影响磁感应式磁传感器性能指标的核心因素。为了增加感应式磁传感器探测深度和微弱磁场信号的能力,要求前置放大电路具有宽频带、低噪声等性能。基于磁通负反馈的原理,设计并研制了斩波前置放大器,有效抑制了感应线圈的输出噪声,使感应线圈谐振频率两侧具有平坦的幅频特性曲线,拓宽了感应式传感器的响应频带。在屏蔽室内对感应式磁传感器的性能指标进行了测试,其频带范围为0.001Hz～10kHz,输入噪声为3.75nVHz（1/2）,为感应式磁传感器在实际中的应用提供了性能保障。     

磨粒径向分布对电感式磨粒传感器测试结果的影响

根据电感平衡原理,设计了用于磨粒在线测量的电感式磨粒传感器.分析了传感器的测试原理和磨粒通过传感器线圈时径向分布对测试结果的影响.通过计算线圈内测试面的磁场分布,提出了提高线圈测试面磁场均匀性的设计准则.建立了磨粒位置偏离线圈中心时,磨粒磁化场的磁通求解模型.模型计算结果表明,磨粒径向位置的改变,使得线圈各横截面上磁化场的磁通发生了变化.当线圈达到一定长度后,磁化场的磁链变化很小.因此在保证传感器线圈测试面磁场均匀性和线圈长度的前提下,磨粒径向分布对测试结果的影响可忽略.研究结论为分析电感式磨粒传感器测试结果一致性和优化传感器的结构设计提供了理论依据.     

电磁定位系统中发射线圈半径优化设计

电磁定位系统中通常以多匝线圈来作为发射装置,以磁偶极子定位模型为基础来实现电磁定位技术.然而传统计算电磁定位的方式,只是将多匝线圈的半径简单归一化为一常数r,而忽视了线圈与线圈之间的差异性.对多匝发射线圈建立起多磁偶板子模型,并利用该模型来修正传统计算公式中多匝发射线圈的半径.仿真实验计算多匝线圈的磁感应强度表明,在环数一定的情况下,随着层数的增加,优化后的效果越明显,对计算接收线圈的感应电动势更为准确.     

三线圈内外层电感磨粒传感器研究

磨损颗粒是造成机械故障的重要因素,对磨粒的检测一般采用螺线管传感器。以螺线管传感器为基础,研究线圈多层缠绕的情况,并提出一种三线圈内外层结构传感器。依据电路理论,推导传感器工作等效电路和多层线圈磁感应强度、电感公式。基于Maxwell软件,比较内外层式和平行式磨粒传感器的磁场,分析线圈缠绕层数对传感器输出特性的影响。仿真结果验证了公式的正确性,为多层线圈磨粒传感器的设计、优化提供了基础。     

宽带超低频磁传感器的研制

本文介绍的超低频磁传感器的研制是建立在磁感应原理基础上,主要由感应圈、磁芯、信号调理放大电路三部分组成。其输出特性较为平坦,经中国地震局地壳所验收测试,基本上达到设计要求。     

基于Ansys有限元法的电涡流位移传感器分析

为了满足磁悬浮飞轮系统高精度的位置检测要求,必须进行传感器性能的分析与设计。从涡流传感器的原理出发,利用Ansys软件进行有限元建模仿真,得到涡流传感器的阻抗与检测距离的关系,从而可得到经过测量电路后的输出电压受位移变化的影响。按照线圈仿真模型和电路中各元件的参数制成实际的传感器线圈检测回路,实验结果与仿真结果的一致性表明:基于Ansys的有限元分析法对涡流传感器设计有重要指导意义。     

基于C8051F005的均匀轴向亚磁场产生和测量系统

根据亚磁场生物学实验要求,利用Silicon Labs的C8051F005微处理器设计了一种轴向亚磁场产生和测量系统.基于亥姆霍兹线圈产生磁场的基本原理设计了一种新的磁场产生结构,采用MAX038产生交变磁场的硬件电路,使用磁阻磁强计对磁场进行精确测量,用VC6.0设计了上位机软件,图形化显示从磁阻磁强计传输过来的数据.实测表明,新结构产生磁场的均匀性要比亥姆霍兹线圈产生的磁场均匀性好,磁场均匀范围宽.亚磁场随电流的变化呈线性变化,具有很好的可控性,可通过简单设置控制交流磁场的频率.