非导磁金属隔层对差动变压器式位移传感器的影响

针对加入到差动变压器铁芯和衔铁之间的非导磁金属隔层对差动变压器式位移传感器性能的影响进行了研究.通过分析非导磁金属隔层上产生的电涡流得到加入非导磁金属隔层后差动变压器式位移传感器输出模型,应用MATLAB仿真得到非导磁金属隔层电导率、线圈激励频率和隔层与线圈距离对传感器性能的影响;对加入非导磁金属隔层后的传感器进行静态...     

电力设备接地网地表磁感应强度的影响因素仿真分析

利用CDEGS软件仿真研究了接地网射线结构、土壤电阻率、激励电流频率和大小等因素对地表磁感应强度分布的影响。结果表明接地网射线结构和土壤电阻率对地表磁感应强度影响均很小,激励电流频率在高于10⁵ Hz时磁感应强度随激励电流频率的增大而迅速衰减,磁感应强度与激励电流大小呈正比例线性关系。为基于电磁感应原理的接地网定位及腐蚀程度探测提供理论依据。     

基于半解析模型的花萼状涡流传感器损伤监测灵敏度分析

针对金属螺栓连接结构的孔边疲劳裂纹监测需求,介绍了一种具有柔性平面特点的花萼状涡流传感器,构建其损伤监测半解析模型,并通过半解析模型分析激励频率和传感器结构参数对监测灵敏度的影响,最后利用柔性电路板工艺制备出传感器,并进行2A12铝合金中心孔板试样疲劳损伤监测试验验证花萼状涡流传感器的疲劳裂纹监测能力。损伤监测灵敏度分析结果表明在不同提离距离下传感器具有最优灵敏度频率点,且随提离距离的增大,最优灵敏度值减小,最优频率点降低。传感器线圈厚度越小灵敏度越高,且感应线圈与激励线圈之间的水平间距越大则传感器的损伤监测灵敏度越大,而感应线圈与激励线圈宽度比值对传感器的损伤监测灵敏度影响较小。监测试验表明,除第一个通道以外,传感器其它感应通道归一化跨阻抗幅值随疲劳载荷次数变化曲线的拐点对应的即为裂纹扩展到相应通道下方的疲劳载荷次数,而第一个通道的拐点可以初步确定试件的累积损伤起始点。     

电感式磨粒传感器中非铁磁质磨粒的磁场特性

在电感式磨粒传感器中,非铁磁质磨粒主要通过涡流效应改变传感器线圈的磁场分布,进而改变线圈的等效电感。建立传感器线圈时谐电磁场与非铁磁质球磨粒耦合关系的有限元模型,模型计算结果表明:磨粒感应出的涡流场减小了磨粒内部的磁感应强度,同时改变了磨粒外部磁感应强度;磨粒引起传感器线圈电感变化率随线圈激励频率的增加而增大,并趋向于一极限值;线圈电感变化率随磨粒半径的减小而迅速衰减。实验研究的结果证明了模型计算的正确性。     

航空发动机滑油系统金属屑末在线监测技术

针对航空发动机滑油系统中金属屑末在线监测难、检测灵敏度低的现状,基于电磁感应原理,理论推导出了金属屑末通过传感器线圈引起的感应线圈输出电压的表达式,仿真分析了金属颗粒通过传感器时的输出电压,并通过相敏检波(Phase Sensitive Detection, PSD)技术对传感器感应线圈采集到的信号进行解调处理,以提高传感器的采集灵敏度。实验验证了在使用频率为80 kHz、幅值为±10 V的正弦激励信号对13 mm管径进行监测时,传感器对铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为80μm,对非铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为350μm;为感应式金属屑末传感器的设计提供了理论和技术支持,为航空发动机滑油系统中的金属屑末在线监测提供了技术保障。     

外力对逆磁致伸缩索力传感器影响研究

基于索力传感理论模型和环式结构的索力传感器,对索力测量原理做了推导,传感器输出感应电压与激励磁场变化、外力变化、某一激励磁场下的材料磁导率及空气间隙尺寸、线圈密度等有关.重点分析了加载外力对传感器输出的影响.在稳恒直流激励下,当外力缓慢变化时可通过感应积分电压反映外力;当外力交流变化时,可通过感应电压求得外力,感应电压幅值与加载外力的频率成正比.最后,确定模拟实验参数,对传感器进行了仿真.结果表明当外力缓慢变化时,感应积分电压与外力成线性关系,传感器的灵敏度与线圈匝数.材料逆磁致伸缩系数成正比.     

一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统

介绍一种用于城市各种地下管道中被覆盖的检查孔定位的检测系统。系统的传感器由探头及发射和接收电路组成。根据电磁感应原理设计了实用的探头线圈。发射电路产生发射线圈所需的激励,接收电路处理来自接收线圈的检测信号。由地面上的数据采集系统根据检测信号以及距离检测结果得到被覆盖检查孔的准确定位信息。经过实际管道中的现场实验,得到了令人满意的测试结果。     

传感器装置及方法

描述了一种传感器，该传感器包括：激励线圈；信号发生器，它可操作地产生激励信号和设置成给激励线圈施加产生的激励信号；传感器线圈，它电磁耦合到激励线圈；和信号处理器，在由信号发生器将激励信号施加于激励线圈时，该信号处理器可操作地处理在传感器线圈中产生的周期电信号，从而确定被该出的参数的值。激励信号包括被具有第二频率的周期调制信号调制的具有第一频率的周期载波信号，第一频率高于第二频率。通过这种方式。该传感器很好地适用于使用数字处理技术。从而产生激励信号和处理在传感器线圈中感应的信号。在一个实施例中，该传感器用于检测两个部件的相对位匿。在另一实施例中，该传感器用于检测诸如温度和湿度之类的环境因素。     

面向曳引钢带缺陷检测的径向磁化电磁传感器仿真研究

针对曳引钢带缺陷检测提出了一种径向磁化电磁传感器,实现曳引钢带缺陷的精准检测.基于电磁耦合和高导磁材料的聚磁特性,采用有限元分析方法建立起径向磁化电磁传感器的等效模型,分析了聚磁铁芯宽度和线圈安匝数对径向磁化电磁传感器测量处磁感应强度大小的影响规律.结果表明,宽度为1 mm的聚磁铁芯具有最佳的聚磁效果,测量处磁感应强度随着安匝数增加而增大并趋于饱和;接着,选取曳引钢带断丝和磨损两类典型缺陷,进一步仿真分析了其缺陷程度与测量点处磁感应强度的映射关系,结果表明,测量点处磁感应强度随着缺陷程度增加而减小;最后,对研制的径向磁化电磁传感器进行性能测试,并将其应用于曳引钢带缺陷检测实验中,测量值与仿真值的最大相对误差为7.8％.     

多传感器系统无线电能传输装置设计与分析

针对石油化工等恶劣环境下传感器有线供电的安全隐患和维护困难,对无线电能传输在多传感器系统的应用进行研究,分析了磁耦合谐振无线电能传输的物理机理和数学模型,得出耦合参数对系统传输功率效率的影响;在ANSYS有限元软件中,建立了单发射线圈、三接收线圈的耦合机构模型,并进行对横向偏移、纵向偏移、激励频率的参数化扫描,得出线圈间相对位置变化对耦合参数的影响、激励频率变化对传输效率的影响;设计了单发射端三接收端的无线电能传输实验平台,实现了对SENSOR-PUCK传感器的多负载无线供电。实验结果证明了所设计多传感器无线供电系统的可行性,对无线电能传输技术在传感器领域的实际应用具有指导作用。     

基于双霍尔传感器的磁性小球悬浮控制系统研究

本文设计并实现了一种基于双线性霍尔传感器结构的磁性小球悬浮控制系统,在电磁驱动器底端及顶端中心位置各同向布置一个线性霍尔传感器,通过传感器信号调理电路,将两路传感器的输出信号作减法处理,消除了电磁驱动器磁场对传感器输出信号的影响。试验表明,磁性小球到电磁驱动器底端距离为16.46~42.46 mm时,调理电路输出电压值与磁性小球到电磁驱动器底端距离的负三次方成正比。基于PID控制策略,设计了一个磁性小球悬浮控制系统,选取合适的PID控制器参数,试验表明,系统的超调量和响应速度能够符合设计要求,磁性小球实现了在25 mm位置处的稳定磁悬浮,系统的位置控制精度达到±0.125 mm。     

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。     

新型线圈发射器的电磁场仿真分析

电磁发射拥有许多化学发射不可比拟的优点,近年来受到各国的广泛关注。传统发射器需在线圈内部加装位置传感器,这使得线圈磁场分布不均且结构复杂。该文基于电磁感应原理,设计出了新型线圈发射器模型,该模型利用线圈外部的传感器来控制电路放电时间,克服了传统结构的缺陷。借助SIMPLORER和Maxwell仿真软件对发射器的主体电路和线圈磁场进行分析,得到了磁场中弹丸的静态和动态特性曲线。仿真结果验证了该新型发射器的作用机理,并得到了四级发射器模型的结构参数。该新型发射器可把30g弹丸加速到12.00m/s。结果表明该新型发射器结构简单、线圈内部磁场分布均匀,大大提高了模型的发射效率和系统的稳定性。     

电磁传感器的循迹特性分析

介绍了一种电磁传感器的循迹特性,对通电导线周围电磁场的模型进行了阐述,并用Matlab分析出磁场模型与电磁传感器的高度和水平距离的关系。通过对磁场模型的分析,选择了常见的电感线圈作为检测磁场的传感器,推导出双电感电磁传感器的循迹特性,并建立了循迹模型。根据大量的实验,确定了双电感电磁传感器的布局方案,实验结果表明：该循迹模型可以用于电磁场的检测。     

基于地磁场扰动探测的巡航导弹定位系统设计

为了大范围探测、准确识别、精确定位巡航导弹,提出一种基于地磁场扰动探测的巡航导弹识别定位系统。根据毕奥—沙伐尔定律和电磁感应定律,设计了通过磁场扰动反演巡航导弹位置、距离等特征信息的方法,建立了相应的数学模型。通过仿真分析可知,磁场扰动强度主要取决于被测物与磁探测器的距离、被测物的尺寸以及被测物的速度。通过Matlab仿真,分别给出了3个参数与磁场扰动强度的函数关系图。实验采用金属柱等比例模拟巡航导弹飞行穿过恒磁场的物理过程,得到了不同距离、不同速度条件下被测金属柱产生的磁场扰动强度,从而反演被测物的特征信息。实验证明其原理可行,探测范围和精度可以根据具体要求调节。     

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。     

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.     

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,...     

铁镓合金电磁损耗分析

铁镓合金电磁损耗分析是高频铁镓合金导波激励装置、超声换能器以及振动主动控制结构的研究基础,因此分析铁镓合金在高频（磁场频率50kHz~400kHz）情况下的电磁损耗至关重要。本文采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了环形铁镓合金在不同情况下的磁滞回线：相同磁场强度下不同交变励磁磁场频率、相同交变励磁磁场频率下不同磁感应强度、相同磁感应强度下不同交变励磁磁场频率。分别分析了上述情况下环形铁镓合金振幅磁导率变化规律以及介质储能和电磁损耗的变化情况。实验结果表明,在相同磁场强度为400A/m时,励磁磁场频率由1kHz~200kHz,振幅磁导率下降了53.68%,电磁损耗增加了283倍;在相同励磁磁场频率100kHz时,磁感应强度由0.01T~0.05T,振幅磁导率增加了33.55%,介质储能与电磁损耗分别增加了18.13倍和25.97倍;在相同磁感应强度为0.05 T时,励磁磁场频率由50kHz~400kHz,振幅磁导率减小了39.73%,电磁损耗增加了16.9倍。此项研究为高频铁镓合金换能器设计与优化提供了实验数据基础。     

面向机器人运动跟踪的电磁定位系统

电磁定位具有精度高、速度快和易实现等优点,所以对手术、室内和室外机器人跟踪是一个良好的选择。电磁定位以交变电磁信号作为源信号。交变的电流信号激励发射线圈（信号激励部件）在空间中产生交变的电磁场,感应线圈（信号感应部件）在交变的电磁场中输出频率相同的信号。根据输出信号的幅值和相位信息,我们可以计算出感应线圈相对于发射线圈的位置和方向信息。本文面向机器人定位跟踪,介绍电磁定位系统的原理与实现,包括磁场模型、电磁定位算法与系统软硬件的搭建与实验。本文介绍两种不同的激励模式,分别为分时激励3轴正交发射线圈模式与同时激励2轴正交发射线圈模式,两种模式中的感应线圈均采用3轴正交线圈。实验结果表明,定位系统可以达到1 mm的定位精度。