大位移测量中均匀梯度磁场的构建

在进行大位移测量时,设计了一种能产生均匀梯度磁场的锥形螺线管,从理论上推导出了锥形螺线管内部轴线方向磁感应强度计算公式,通过实验验证了公式的正确性,实验证明:这种锥形螺线管内部轴线方向产生的均匀梯度磁场可用于大位移的自动测量,且测量范围较宽、测量精度高、结构简单。     

线性霍尔传感器在直线位移中的应用

为了实现实时的无接触直线位移测量,通过线性霍尔传感器获取磁场强度信号,采用定时中断方式完成数据采集,并以MSP430F169单片机作为运算及控制单元。考虑到普通的永磁无法形成梯度、线性的磁场分布,因此,在改进磁铁结构的基础上,提出了线性霍尔传感器非线性方法的测量方案,实现了对位置信号的无接触实时精确测量。实验结果表明,该霍尔变送器系统能实现对位置值的准确测量。     

新型拐档差传感器的设计与应用

设计了一种利用霍尔效应实现拐档差测量的新型传感器,通过有限元分析方法计算了圆柱永磁体周围磁场的空间分布,研究了两永磁体同极对称布置的位置和霍尔元件与永磁体的相对安装位置对传感器微位移测量精度的影响,得到了合理的选型方案.实验研究表明：在0～2mm测量范围内检测系统的输出与位移呈线性关系,测量精度达到0.001 mm,适于拐档差微位移的测量.     

基于自跟随的霍尔位移测量范围扩展的研究

用霍尔元件测量位移具有无接触，高精度等特点，但其缺点是测量范围小，限制了在实际环境中的运用，介绍了一种运用于霍尔元件的自跟随测量系统的工作原理，使霍尔传感器跟随着测对象进行测量，从而使得传感器范围大大增加，该自跟随测量系统的核心是一个音圈电机，传感器与音圈机电的可动分连成一体，检测到的位移信号经处理转化为电信号驱动音圈电机，使传感器得到相应的位移，达到跟随机测量的目的。     

微张力测量模型设计与实验研究

对差分结构的霍尔式张力测量模型进行了研究,基于线性霍尔元件和悬臂梁设计了挠度参变量和转角参变量两种微张力测量模型.应用悬臂梁系统将待测张力转换为位移和转角的变化,并以它们为中间参变量,建立了张力与霍尔电压的线性关系,实现了用线性霍尔元件以磁敏的方式测量张力.模型的对称互补式设计,不仅抵消了非线性变量对测量的影响,还能提高信号输出幅度.模型的差分式电压输出,能够抑制共模干扰和零点漂移.两种模型均能实现单一线性变量测量,实验结果符合理论结论.对比实验研究表明,挠度参变量微张力测量模型的灵敏度和线性度均优于转角参变量微张力测量模型,论述了设计原理并给出了理论计算.     

机车热抱弛缓在线监测系统的设计

利用霍尔传感器技术和红外测温技术,设计了机车轮箍弛缓在线监测系统。介绍了系统的构成方案、霍尔传感器和温度测弛缓的原理。利用单片机技术设计了电路系统,利用汇编语言进行了软件设计。在实验室进行了霍尔传感器测弛缓位移的模拟实验,并对实验情况进行了分析,实验结果表明:测量精度可以达到0.5mm,能满足系统对精度提出的要求。     

一种新型两维霍尔角度传感器研究

本文研制了一种无触点的十字型两维集成垂直霍尔器件 ,它对平行于芯片表面的磁场敏感 .当与被测转角 α的物件轴向相固连的径向永久磁铁转动时 ,平行于芯片表面的磁场分量 Bx、By大小将发生相对变化 ,以致集成的两对霍尔板输出电量也产生相应地变化 .这时传感器件给出了相对于被测量角度 α的两种信号电压 ( sinα和 cosα) ,通过 arctgn( Vx/ Vy)可求得转角 α,从而达到测量角度的目的 .测量结果表明利用该角度传感器件与 PC机组成的测量系统其测量角度的精度可达± 1°     

三维磁敏传感器的设计及误差分析

采用三维磁敏传感器有助于降低磁场测量系统的复杂性和提高磁场测量速度.介绍了基于霍尔元件的三维磁敏传感器的设计方法,分析了霍尔元件的粘贴角度偏差、传感器的体积对测量精度的影响,并对传感器的总体误差进行了估算,其分析结果对三维集成磁敏传感器的设计具有指导意义.     

基于FPGA的光泵磁梯度仪频率测量方法

磁梯度测量可以在一定程度上消除地磁日变对测量结果的影响,相比于地磁总场探测具有更高的分辨率,在地质勘探、地球物理以及国防军事方面都具有较高的应用价值.本文提出的测量仪以铯光泵磁力仪作为探头,由FPGA搭建采集系统,实现了磁场数据的测量、显示与存储.对现有铯光泵采集系统的频率测量算法进行改进,提出数字插值与移相结合的测频方法,在保证频率测量采样时间的前提上提高了测量精度,减小了测量误差.之后测试了测频模块的精度误差以及探头的一致性等指标.最后通过磁异常探测实验证明磁场梯度测量相比于磁总场探测可以更清晰的反应磁异常的位置大小等信息.     

基于霍尔元件的液压阀阀芯位移传感器

针对液压阀阀芯位移检测问题,提出了一种基于线性霍尔元件的液压阀阀芯位移传感器结构.介绍了新型耐高压霍尔传感器的结构组成和工作原理;建立了传感器磁场有限元仿真模型,仿真分析了磁感应强度与阀芯位置之间的关系;最后研制了新型耐高压位移传感器,并进行了实验研究,结果表明:在2mm范围内传感器的线性度为1％,可用于比例阀芯位移检...     

小波变换用于钢丝绳断丝检测的研究

本文采用漏磁场探伤方法对钢丝绳断丝进行检测,该方法的原理是利用励磁磁场和缺陷(即钢丝断丝处)相互作用产生的漏磁场来检测钢丝绳断丝,并且利用霍尔元件能够准确地获取漏磁场信号.首次把声表面波式小波变换的重构器件应用于钢丝绳断丝检测中.发现声表面波器件的发射叉指换能器和接收叉指换能器的指条重叠包络均按照小波函数(如Morlet小波)包络设计时,从而得到声表面波器件的发射叉指换能器和接收叉指换能器的脉冲响应函数均等于小波函数,所以制作出了声表面波式小波变换的重构器件.该器件是一带通滤波器,其相对带宽是1.1%,所以该器件可有效滤除干扰信号.     

基于嵌入式系统的双通道便携式振动测试分析仪的设计

本文介绍了一种基于ARM体系结构处理器的嵌入式设备的设计理念,设计了一种应用于振动测量分析领域的双通道便携式仪器。它不但可以对旋转机械的加速度、速度和位移的振动信号进行测量和分析,还可以通过双通道同步采集数据、计算并显示轴心轨迹图,并且配备了微型智能诊断系统,可以实时地对测量数据进行分析和诊断。该设备体积很小,可以广泛应用于户外监测领域,携带方便。     

磁通门技术及其应用

磁通门是测量环境磁场的系统 ,它利用高磁导率、低矫顽力的软磁材料铁芯在激磁作用下 ,感应线圈出现随环境磁场强度而变的偶次谐波分量电势的特征 ,通过高性能的滤波器测量偶次谐波分量。磁通门的典型应用是载体姿势方位的测量 ,实际应用中结构参数校正是十分重要的。     

磁通门磁力计测地磁研究

磁通门磁力计是一种弱磁测量仪器,可以用来测量地磁场。介绍了磁通门磁力计系统的结构和工作原理,并用一维开环系统实现了单方向地磁场分量变化的相对测量;在此基础上,增加三维球状反馈线圈实现了地磁场3个正交方向分量的测量。一维开环系统测量结果显示:在测量方向地磁场的周期以半日周期最为明显;三维系统测地磁场数据统计表明:当日地磁场变化不超过3μT。     

基于2D-2C PIV的旋流器内部流场测量方法及优化设计

为高效准确且完整地测出旋流器内部流场,采用“切片法”来测量旋流器内部流场,在采集图像步骤提出调焦法和位移法,实现只标定一次测量断面后,在其标定文件下对不同测量断面进行测量,从而在不影响精度的情况下提高测试速度。位移法的测量精度和测量速度均优于调焦法,且其测量范围始终不变。与基于ANSYS软件的数值模拟结果进行比较可知,物理试验实测值与模拟值变化趋势吻合,且最大误差在10%以内,表明本测量方法用于旋流器内部流场的测量是可行的。     

基于InSb磁敏电阻器的齿轮转速传感器

分析了InSb磁敏电阻器的工作原理和温度特性,讨论了利用偏置磁场作用于半桥磁敏电阻构成齿轮转速传感器的测试原理;针对半导体材料对温度十分敏感的特点,提出了利用浮动零点跟踪技术测试齿轮转速的方法,很好地克服了环境温度及磁场变化对磁敏电阻的影响.实验表明:其响应频率为0.5Hz～12kHz.     

Toward optimally seeded airflow on hypersonic vehicles using control theory

Following the renewed interest in hypersonic flight and the significant advances made recently, it is now the time to start looking at ways to optimize hypersonic vehicle designs in an efficient manner. Since the medium, in a hypersonic flow, can be locally ionized, it is possible to use electromagnetic actuators that induce an acting force to optimally control the flow. The local injection of substances that have a considerably lower ionization temperature than air into the airflow - flow seeding - leads to stronger local ionization levels at relatively low hypersonic speeds, amplifying the magnetic effects for the same imposed magnetic field intensity. Because much has been devoted to the analysis of such problems but no formal design approach as been persued to date, the main motivation for this work is to provide an efficient design framework built around high-speed magnetohydrodynamics (MHD) prediction capabilities that can be used in hypersonic control applications using magnetic effects. In particular, the design framework should provide information that leads to an optimal airflow seeding strategy in conjunction with an imposed magnetic field. The proposed framework is based on control theory, which implies developing an adjoint solver aimed to efficiently provide sensitivity analysis capability in arbitrary complex hypersonics MHD flows. Automatic differentiation tools are selectively used to develop the discrete adjoint, which make for a much shorter implementation time and greatly reduce the probability of programming errors. A generic hypersonic vehicle is used to demonstrate the sensitivity analysis capability of the implemented MHD adjoint solver. The precision of the computed adjoint-based sensitivities is established and the performance of the adjoint solver is analyzed. A sample design problem is included using a gradient-based optimizer.