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。     

一种新型电磁阵列悬浮系统的结构设计与特性分析

研制了一种新型电磁悬浮系统装置,该装置利用电磁铁阵列与永磁铁提供空间三维方向的悬浮驱动力。与传统的电磁悬浮系统相比,该系统具有悬浮力大、磁场分布规律、运动范围广等特点,可以明显提高系统的使用效率基于有限元数值方法对悬浮电磁力特性以及合成磁场特性进行详细分析,并做了相关实验。结果表明所设计的电磁阵列悬浮系统装置可以在大气隙下使用,具有较好的稳定性和可控性。     

一种锥形衔铁头电磁装置的设计

本文介绍了一种锥形衔铁头电磁装置的设计方法,提出了双线圈控制模式,用经验公式法给出了电磁铁基本参数的工程计算方法,阐述了实现电磁铁控制的基本思路和控制原理,并用例证进行计算和分析,充分说明本方法简便可行,适宜在此类电磁装置工程设计中推广应用.如需得到相对比较精准的电磁铁相关数据,则应建立精确的数学模型,进行更加深入细致...     

一种新颖的利用软管蠕动实现的电磁输液泵

介绍一种利用软管蠕动实现的软管式电磁输液泵,该输液泵沿软管设置了四个铡刀型电磁铁,通过电磁铁的吸合、释放来挤压软管产生蠕动。为了减少电能损耗,在电磁铁中使用了永久磁铁自锁机构。当电磁铁挤压软管的外侧时,软管泵可以在软管内输送任何液体。该软管泵由干电池供电,在13 kPa的压力下,流量可达0.1～1 ml/min。采用FEM磁场分析软件进行电磁铁磁场设计,叙述了铡刀电磁铁的最佳驱动方式及软管泵的各种性能试验结果,并对电磁软管输液泵在便携式静脉输液系统中应用的可行性进行了分析。     

电动汽车用宽调速范围轮毂电机的设计与仿真

针对某新型电动汽车用轮毂电机性能要求一种宽范围的调速特性,比较分析异步电机、开关磁阻电机、永磁同步电机和一种使用U型电磁铁的模块化横向磁场电机的调速方法与机械特性,分别进行电机模型设计。采用有限元仿真软件Ansoft对4种电机模型的机械特性、电磁损耗、效率和电磁重量等特性进行仿真,比较分析仿真结果进而提出最优电机设计模型。研究表明,相对于传统电机,基于U型电磁铁的模块化横向磁场电机的机械特性与设计要求配合最好;电磁重量最轻、功率密度最高;在500~6 000 r/min转速范围内,可实现85%~90%的稳定效率;模块化结构使设计方案更为简单,理论上具有较好的容错特性,是一种适用于电动汽车的新型轮毂电机。     

阀用螺管式电磁铁的双线圈优化设计

螺管式电磁铁是电磁铁中应用最广、产量最大的一种。由于电磁系统磁场与温度场分布不均匀以及磁性材料性能的非线性等原因,造成吸力计算及温升控制较为复杂。电磁阀设计主要解决的是密封和温升问题,必须对电磁阀、弹簧力和气体压力进行准确计算确保气路的通断,并且保证正常工作情况下的温升。因而电磁铁的电磁力与密封和温升息息相关。采用双线圈,选择合适的软磁材料、电磁铁结构和漆包线设计电磁铁,在通电1h内保证磁力的同时温升不超过100℃。ANSOFT软件仿真及实验证明了优化设计的可行性和有效性。     

电磁制动器节能控制电路设计

针对传统电磁制动器使用寿命短、能耗高的缺点,设计了一种基于NE555为控制核心的电磁制动器节能控制电路。分析了直流电磁铁在脉冲电压激励下的动态特性,给出了励磁电流与占空比之间的函数关系式,在此基础上提出了电磁铁励磁电流控制策略。结果表明,制动器具有大电流起动、小电流维持的特点,有显著的节能效果。     

基于有限元的直流断路器合闸电磁机构设计

设计了一种用于轨道交通直流断路器的合闸电磁机构,实际使用时发现合闸保持功率较大导致温升过高。基于电磁场分析和电磁铁设计理论,利用有限元分析软件ANSYS,仿真出电磁机构的磁场分布和吸力特性,根据仿真结果制造了一种改进方案样机,试验表明,该方案有效地降低了电磁机构合闸保持功率,并验证了仿真结果的准确性。     

接触器用交流电磁铁三维磁场分析和静特性优化

用ANSYS软件分析了接触器用双E型交流电磁铁三维工频磁场 ,根据交流电磁吸力平均值的直流等效原理 ,分两步计算了衔铁吸力 ,利用ANSYS优化设计方法对铁心厚度进行了优化。讨论了动静触头初始接触处的电磁铁静特性配合问题     

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。     

激光-仅线圈式 EMAT 的金属检测系统优化设计

在铝合金铸造和高温轧制过程中,采用非接触式无损检测技术实现在线监测与检测,对减小生产成本、保证生产线连续、提高产品成品率具有重要意义。首先,建立了以脉冲激光束激励和仅线圈式电磁超声换能器(EMAT)接收的铝合金Laser-EMAT检测过程有限元模型,分析了水膜表面约束机制以及硅钢聚磁结构对所激励的多模式超声波幅值的影响规律,研究了仅线圈式EMAT的励磁线圈和接收线圈的外径、内径、线径、层数等对超声波接收效率的影响;其次,开展了铝合金Laser-EMAT检测实验,验证了水膜表面约束机制、仅线圈式EMAT设计参数和硅钢聚磁结构对检测回波幅值的影响规律。研究结果表明,水膜表面约束下,采用硅钢材料作为励磁线圈的聚磁背板后,超声回波信号幅值增强了37.76%,信噪比增加了17.3 dB。在激光能量一定、光斑大小不变、励磁线圈外径为12.3 mm、内径为1.6 mm、线径为0.4 mm、层数为2层时,线圈阻抗与电路内阻一致,线圈获得的能量最多,其提供的径向偏置磁场最强。当接收线圈外径为14.1 mm、内径为1.7 mm、线径为0.26 mm时,超声波接收效率最佳。     

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.     

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。     

电磁超声无损检测技术的ANSYS仿真研究

利用有限元分析软件ANSYS对电磁超声无损检测技术进行了研究,通过仿真,比较了电磁超声检测过程中缺陷对被测导体表面磁流密度、磁感应强度和涡流等的影响,并介绍了ANSYS软件进行瞬态电磁场仿真的过程,为电磁超声的研究提供了帮助.     

基于电磁超声换能器的铁磁材料电磁声发射检测方法

电磁超声换能器(EMAT)因其非接触式的检测特点被广泛应用于无损检测和无损评估中,但如何用其判定裂纹的活性尚未见报道。因电磁声发射技术能够对微细裂纹进行检测并判定其活性,在考虑磁致伸缩效应的基础上,根据EMAT和电磁声发射两种检测方法的原理特性,实现EMAT对铁磁材料的电磁声发射检测。对EMAT进行仿真分析和实验,结合凯瑟效应和声发射理论,给出裂纹活性的判定依据。仿真和实验结果表明,EMAT可在铁磁材料中激发声发射信号,并实现对铁磁材料的损伤评定,为EMAT在实际检测中判定裂纹活性提供了理论和实践指导。     

电磁超声技术在变电站GIS管道裂纹检测中的应用研究

研究了利用电磁超声导波来检测GIS管道裂纹缺陷,设计了电磁超声换能器并进行了裂纹检测实验研究.实验结果表明,该方法可以有效检测GIS管道的裂纹缺陷,是一种有前景的GIS管道裂纹检测方法.     

电磁超声表面波换能器设计参数仿真

电磁超声换能器(EMAT)的建模仿真是对电磁超声产生和接收的物理过程的认知,通过仿真研究原理、优化设计参数可以有效提高电磁超声换能器的换能效率.为了获得电磁超声表面波换能器的最优参数,总结EMAT设计的基本准则,利用有限元分析软件ANSYS建立EMAT有限元模型,分别对3种不同类型激励线圈进行了仿真,进而分析了偏执磁场...     

电磁超声换能器金属缺陷探测有限元仿真研究

分析了电磁超声换能器（eectromagnetic acoustic transducer ,EMAT）超声波发生、接受过程及导体缺陷检测的原理,然后基于电磁学理论和有限元技术,建立了一个可用于导电体内部缺陷探测的二维EMAT有限元模型。通过细分单元网格技术和理论与仿真结果对照验证了模型的准确性。最后仿真结果表明：仿真模型可以检测出铝和钢铁两种材质板中不同位置的内部缺陷,且对铝材质内部的缺陷探测更加有效。     

高压电缆缓冲层烧蚀缺陷的超声检测实验

高压电缆缓冲层烧蚀故障是近年来频发的电缆故障类型，然而目前的烧蚀缺陷检测手段难以满足存量电缆的检测需求。本文首次研究了基于铝护套内表面粗糙度的高压电缆缓冲层烧蚀缺陷的超声检测方法。首先，开展了潮湿条件下的缓冲层烧蚀模拟实验，并对烧蚀后的铝片开展了激光共聚焦显微镜测试以及电化学阻抗谱分析，发现随着烧蚀时间的增加，铝片的表面粗糙度逐渐增大，同时铝片表面的腐蚀程度逐渐加深，对应的缓冲层烧蚀缺陷逐渐加重，表明铝片的表面粗糙度与潮湿条件下缓冲层的烧蚀程度存在关联。其次，对烧蚀后的铝片开展了超声检测实验，并通过相邻超声回波信号的幅值比推算出了铝片腐蚀面的粗糙度，与实验测得的粗糙度具有相同的变化趋势。本文结果表明超声检测可用于检测缓冲层烧蚀缺陷的严重程度，为高压电缆缓冲层烧蚀缺陷超声检测方法的应用奠定了研究基础。