具有异径测量管的低功耗电磁流量计研究

为了实现电磁流量计的低功耗设计,提出一种具有异径测量管道的电磁流量传感器设计方案。基于FLUENT软件对异径测量管道内部流场进行了仿真分析,证明了该新型电磁流量传感器的励磁效率和输出灵敏度相比于传统设计有显著提高。根据所提出的设计方案研制了电磁流量计原型样机,实验结果表明样机测量精度在全量程范围内优于±0.5%,采用高能锂电池组供电可连续工作三年以上,验证了本文所提设计方案的可行性。     

基于剩磁原理的微功耗脉冲励磁方法研究

针对目前因恒流源励磁方法功耗过大而无法满足电磁水表微功耗要求的问题,提出了基于剩磁原理的微功耗脉冲励磁方法。通过对电磁流量传感器磁场的工作方式进行分析,选择具有高剩磁、低矫顽力的矩形磁滞材料制作磁路,采用双向窄脉冲电压为励磁线圈供电,使磁场稳定反转。根据这一原理,设计了脉冲励磁磁路和双向脉冲发生电路,并进行试验测试。测试结果表明,相对于恒流励磁方法,基于剩磁原理的脉冲励磁方法可以大幅度降低励磁功耗,并且得到稳定的工作磁场,有利于提高电磁水表的使用寿命和流量信号的稳定性。     

一种时分双频励磁电磁流量计设计*

针对采用低频方波励磁的传统型电磁流量计响应速度慢、抗低频干扰能力较差、不适应流速剧烈变化情况下流量测量的缺点，提出一种结合高频方波励磁与低频方波励磁特点的时分双频励磁方案。新方案保持了传统方案零点稳定的优点，提高了抗低频干扰的能力，改善了对被测流体流动状态快速变化的适应性。根据所提方案研制了原理样机，样机测试和实验结果表明，采用本文方案实现的电磁流量计在较宽的流速测量范围内能保持测量结果准确性基本不受流动状态影响，可实现高精度的流量测量。     

核电厂仪控系统电磁流量计集成控制柜改造

针对用于核电厂核取样系统流量测量的涡轮流量计在运行过程中故障频发的问题,进行了流量计换型改造,以电磁流量计替代涡轮流量计进行核取样介质流量测量。首先,对电磁流量计测量原理和基本组成进行了阐述,介绍了在换型改造期间集成控制柜中电磁流量计流量显示异常的现状,并采用示波器对电磁流量计励磁信号和电极信号进行了测试分析,确定了励磁正常但电极信号受到较大干扰的问题。然后,对电极信号干扰源作了较为全面的排查分析及逐一验证,进而提出集成控制柜的整体改造方案,并对改造后的集成控制柜进行了低电导率介质情况下的流量测量准确度测试。测试结果表明,该设计满足现场测量要求。改造后的集成控制柜已在核电厂机组稳定运行,改造效果较好,可为相关行业类似控制柜的设计提供参考。     

电磁流量转换器的设计

电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应定律的速度式流量测量仪表,作为流量测量的一种主要测量仪表,广泛应用于工业、农业、市政等领域用于流体计量。电磁流量转换器是电磁流量计的核心部件,决定电磁流量计的性能指标。针对电磁转换器捡拾信号弱小、噪声干扰大、信号易被噪声淹没等问题,设计了基于三值梯形励磁技术及信号处理的方法,设计了相应硬件电路,包括电源电路、信号提取、信号处理、滤波及励磁驱动电路,给出相应软件设计流程。通过对电磁转换器进行质量法实流检定,实验结果表明精度可达±0.2%,达到了设计要求。     

基于电压电流微分的新型瞬态电磁流量变送器

为了降低电磁流量计的励磁功耗、减少发热、延长其使用寿命,采用瞬态励磁方案,研制了新型瞬态电磁流量变送器。通过研究励磁电流瞬态过程的信号模型,提出基于电压电流微分的瞬态测量方法,以消除时间对信号电压的影响,确定电压电流微分比值与流量之间的关系。以数字信号处理器(DSP)芯片为核心,研制新型瞬态电磁流量变送器的硬件系统,采集瞬态时的励磁电流和信号电压数据,以验证提出的处理方法;研制变送器软件,实时实现瞬态测量方法,进行水流量标定和功耗测试试验。水流量标定和功耗测试试验表明,基于瞬态测量原理的电磁流量变送器的测量准确度达到0. 5%,励磁功耗是普通电磁流量计的1/1 200,在满足测量精度的同时有效降低了励磁功耗。     

热式质量流量计测量井下液相流量的探索研究

热式质量流量计是利用流体流过传感器探头时散失的热量与流体流量的关系来测量流体流量.为了研究热式质量流量计应用于井下液相流量测量的效果,开展了可行性实验研究,设计并加工了热式液体质量流量计原理实验样机.在多相流动态实验装置上进行了动态实验,取得了理想的实验结果.实验结果表明,采用热式液体质量流量计测量液相(油和水)流量是可行的.该方法将为液相流量的测量提供一个新思路,为井下现场样机的研发奠定了基础.     

电磁相关法流量测量传感器检测电极距离研究

多相流流量测量在工业生产与科学研究中有着广泛的应用。针对石油生产测井狭小空间环境下的油气水多相流流量测量问题,提出了一种能扩大生产测井中多相流油气含率的量程范围并提高流量测量精度,且具有连续测量、无放射性、低成本等优点的油气水多相流电磁相关法流量测量传感器。电磁相关法流量测量传感器两对检测电极之间的距离设计是该类传感器设计的关键技术之一,通过传感器内部虚电流及其敏感场的仿真研究与分析,为电磁相关法流量测量传感器的两对检测电极之间的距离设计提供帮助,以促进新型多相流流量仪表的发展。     

柱栅传感器实验样机的研制

柱栅传感器是一种新型的直线位移数字式传感器,它来源于对直线式感应同步器的改进设想.柱栅概念样机研制的完成,证实了其设计思路的正确性与合理性.柱栅全连续化绕组的设计完全消除了分段绕组固有的端部效应.通过柱栅传感器实验样机的设计和制造及其相关测试,结果表明:该实验样机具有良好的空间正交性,测量系统误差小,达到了预期的效果,可以应用于精细位移测量.介绍了柱栅传感器实验样机的基本结构、研制和实验.进而验证了柱栅传感器的功能和使用性能.     

浆液型电磁流量计在水煤浆测量中的关键问题研究和应用

电磁流量计在水煤浆这类固液两相流的测量中应用广泛。但是,煤浆泵的脉动流量、泵出口压力、煤浆颗粒、传感器极化电压都会导致电磁流量计的测量结果产生波动,增加测量结果的不确定性。本文从影响水煤浆测量的主要因素出发,探讨了如何在安装和生产工艺上减少流量波动、降低干扰。为了得到稳定可靠的流量数据用于控制,需要选取合适的浆液型电磁流量计。根据水煤浆现场反馈数据,重庆川仪自动化股份有限公司生产的浆液型电磁流量计测量结果波动率和动态响应时间均小于相同规格的国外电磁流量计,具有较好的测量稳定性和动态响应速度。因此,本文对重庆川仪自动化股份有限公司生产的电磁流量计的励磁控制方案、信号处理方法和系统研制进行了分析和介绍,并给出了该表和日本东芝表同时测量纸浆浆液、水煤浆的实验结果,再次证明了其可靠性和有效性。     

基于MSP430单片机的电磁流量计设计

提出了采用三值梯形波励磁方式的电磁流量计设计。构建了采用MSP430F149单片机的电磁流量计样机。试验表明，三值梯形波励磁方式在小流速阶段，相对误差在-6.26％以内，小于矩形波励磁方式的-7．06％，可以减弱微分干扰，提高测量准确度。中对系统的软硬件设计作了详细的介绍。     

MSP430F449在新型流量计中的应用

提出了采用三值梯形波励磁方式的电磁流量计设计。构建了采用MSP430F449单片机的电磁流量计样机。试验表明，三值梯形波励磁方式在小流速阶段，相对误差在-4．8％以内，小于矩形波励磁方式的-6．9％，可以减弱微分干扰，提高测量准确度。文中对系统的软硬件设计作了详细的介绍。     

基于半波激励的磁调制传感器设计与验证

基于磁调制传感器的工作原理,创新性的提出了通过采用半波激励信号简化设计双磁芯磁调制传感器的方法.传统磁调制传感器是在环形磁芯一次绕组中通以完整的方波、正弦波或锯齿波作为激励信号,然后提取磁芯二次绕组中感应信号的二次谐波来对被测直流信号进行检测的,此二次谐波反映被测直流信号的大小与方向.笔者通过实验发现,若通以半波激励,可反映被测直流信号的谐波由二次谐波变为一次谐波,此时相敏检波电路参考信号无需倍频,因而在器件中可省去倍频电路.分别采用方波、正弦波和锯齿波及其相应的半波作为激励信号进行了实验分析,结果表明,半波激励可以获得更为理想的检测波形,能更好地反映被测电流的大小,提高传感器的灵敏度.     

A Ka band microstrip to waveguide transition using a quasi‐triangle probe

In this article, a new Ka band microstrip to waveguide transition with combination of electric and magnetic coupling is introduced by using a quasi‐triangle structure. Consequently, the length of the proposed transition has been significantly diminished. A back‐to‐back prototype was fabricated based on the optimized dimensions to validate the design concept. The measured and simulated results are in a good alignment. The experimental results show that the return loss is better than 14.8 dB across the frequency range of 32‐40 GHz with an insertion loss of lower than 0.9 dB. The conversion efficiency for the single transition, therefore, is larger than 90.5%. Because of its broad operation bandwidth, low insertion loss, and compact size, the proposed embedded transition could find wide applications in most modern miniaturized MMIC devices and systems.     

轨道车辆新型组合结构吸能装置耐碰撞性分析

为保证列车碰撞时车体次要部位或附加装置尽可能多地吸收撞击能量,减少财产损失和人员伤亡,提出组合结构吸能装置的设计思想.根据耐撞性车体吸能装置设计原理,设计出不同截面形状管的组合结构吸能装置.利用ANSYS/LS-DYNA对其分别进行动态仿真,研究其吸能特性,并取其最优方案与试验结果进行对比,从而验证仿真模型的正确性.通过对原始设计方案外箱板的截面形状和吸能管的端部结构加以改进,设计出两种新型的组合结构吸能装置.仿真分析结果表明,结构的截面形状对整个装置的吸能特性有较大影响,改变结构的截面形状可以有效调节碰撞界面力峰值和均值载荷,改进后的吸能装置耐撞性综合指标更优。     

A compact electromagnetic micro-actuator using the meander springs partially exposed to magnetic field

We present the design, fabrication, and testing of a compact electromagnetic micro-actuator using meander springs that are partially exposed to the magnetic field. The previous electromagnetic micro-actuators using cantilever springs require large electromagnetic force for large displacement actuation and therefore require high-current input and a large magnet. The previous electromagnetic actuators using low-stiffness meander springs are limited in large displacement actuation because actuation forces cancelled each other due to changes in the current path under the magnetic field. In this paper, we compare two prototypes: a conventional prototype F with the meander springs exposed fully to the magnetic field and the present prototype P with the meander springs partially exposed to the magnetic field. In the experimental study, the amplitude of prototype P is measured as 30.49 ± 0.36 µm at the 40 mA square input current, while the amplitude of prototype F is measured as 26.02 ± 0.65 µm. The amplitude of prototype P is 17.2 % larger than that of prototype F, verifying the effect of partial exposure of the meander springs to the magnetic field. Therefore, we experimentally demonstrate the large-displacement actuation performance of the present actuator using the partial exposure of the meander springs to the magnetic field.     

多物理场仿真开关磁阻电机定子的径向电磁振动

由于双凸极结构及磁饱和特性,开关磁阻电机较它型电机有较大的径向振动.通过多物理场仿真方法,开展定子壳体径向电磁振动耦合仿真.先通过二维电磁场有限元,分别在三相和六相工作模式下,计算额定转速下电机各定子齿所受径向电磁力密度的时程.再利用定子振动特征方程,进行了定子的模态分析.最后,将电磁力密度施加到相应定子齿作为外部激励,通过瞬态结构场分析获得了定子壳体的整体变形,以及关键节点加速度在时域和频域的振动特性.结果表明,在三相模式下,正方变形模态是壳体的典型振型;在六相模式下,椭圆变形是壳体振动的典型振型.正方变形时的加速度幅值要小于椭圆变形.该工作能从振动方面指导开关磁阻电机工作模式的选择和优化.     

Solutions of 3D Navier-Stokes benchmark problems with adaptive finite elements

This paper presents a numerical study of 3D Navier-Stokes benchmark problems defined within the DFG high-priority research program in 1996. Specifically, we investigate the accuracy of an equal-order finite element method based on piecewise quadratic shape functions with local projections stabilization on locally refined meshes for stationary laminar flows around an obstacle with circular and square cross-section. It turns out that on globally refined meshes the new stabilization method is comparable to element which was the best one in recent investigations of John [Int J Numer Math Fluids 2002;40:775-98]. Furthermore, on locally refined meshes we are able to produce reference values for the geometry with singularities (square cross-section) which were still unknown up to now.     

基于UG的汽轮机套装油管路设计系统

为开发1套高效的汽轮机套装油管路设计系统,分析汽轮机套装油管路的结构特点及设计方法,提出基于控制链的管路模块化设计和关联性设计等方法. 基于UG的套装油管路设计系统, 运用模块编码和模板模型参数化等技术开发,实现套装油管路的快速设计. 应用实例表明系统可以极大地提高产品设计效率,缩短产品开发周期.