基于RLC振荡电路EMAT激励研究

目前,电磁超声在进行无损检测时经常会存在噪声大、发热量高以及转换效率低等诸多缺点,问题主要产生在激发部分。本文根据目前电磁超声的基本理论以及现有的激发方式,在EMAT基本模型基础上,应用新型开关电源IGBT代替交流接触器,优化激发电路系统,旨在提高电磁超声换能器的磁声转换效率,解决其灵敏度低以及热效应的不良影响等问题。通过实验对系统优化前后的数据进行比较,证明该优化系统不仅降低了能耗,而且提高原有交流接触器作为开关时超声幅值以及转换效率。     

电感储能连续脉冲电源驱动电磁发射系统仿真

为探索连续电磁轨道发射用超导电感储能脉冲电源,建立基于单模块高温超导脉冲变压器的连续脉冲电源电路,对脉冲电源电路驱动电磁发射系统的不同放电阶段进行数学建模,仿真分析电路参数对电磁发射特性的影响,最后实验验证脉冲电源的可行性。仿真中基于储能27.72 kJ的单模块的高温超导脉冲变压器,当耦合系数为0.95,转换电容为400μF,副边电感为9.2μH,抛体质量为21.61 g时,得到510 m/s的发射速度,原边电感在放电结束后可回收剩余能量6 kJ。结果表明基于高温超导脉冲变压器的连续脉冲电源用于电磁发射系统是可行的,并有利于系统能量利用效率的提高和连续电磁发射的实现。     

超声电动机系统最大效率控制研究现状与展望

超声波电动机运动控制系统的机电能量转换效率显著低于传统电磁电机系统.低效率已成为制约超声波电动机广泛应用的主要问题之一.总结了超声波电机系统最大效率控制研究的现状,并对未来研究工作进行了展望.     

一种电磁超声检测用脉冲激励电源的研制

针对电磁超声检测中换能器能量转化效率低、缺陷检测灵敏度不高等问题,研制出一种新型参数可调的脉冲激励电源。本文主要介绍该激励电源的控制、驱动、功率放大及反馈等电路单元的具体实现方案。实验结果和实际应用表明,该激励电源具有多种参数可调、输出功率大、工作安全稳定等特点,适用于钢板和钢管裂纹缺陷的电磁超声检测。     

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。     

脉冲液体射流泵能量平衡的研究

运用能量平衡原理,导出了脉冲液体射流泵内脉冲液体能量损失的时均压力比表达式,分析了影响泵内能量转换与耗损的主要因素,研究了主要流动部件的能量损失变化对射流泵性能的影响,并进行了相应的试验研究。结果表明：理论分析与试验结果基本一致,验证了脉冲射流是提高射流泵效率的有效途径。     

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。     

基于超导储能型脉冲变压器的脉冲电源放电研究

为了实现超导电感磁储能脉冲电流输出,本文针对一种基于超导储能型脉冲变压器的脉冲功率输出模式展开研究.该模式使用非线性电阻作放电电阻.根据非线性电阻的特性,本文结合仿真研究了非线性电阻转变电压对系统能量转换效率的影响,并通过与线性电阻比较了使用非线性电阻的优势.仿真结果表明这种脉冲功率电源模式是可行的,通过选择合适的非线性电阻的转变电压,可以在当前技术条件下获得较高的脉冲电流输出和较高的能量转换效率.     

适用于高频超声内窥的非接触式电磁滑环

高频超声内窥多采用机械旋转扫描成像,因此,滑环成为系统重要的组成部件。但传统滑环利用滑动接触来传递信号及能量,存在较大磨损问题,且不适合高频信号传输。为解决高频信号有效传输问题,本文设计出一款新式非接触式电磁滑环,利用电磁耦合原理进行信号传递,采用两种不同材质磁芯进行电磁滑环的参数分析,并利用仿真软件对设计的电磁滑环进行了电磁仿真,重点研究了磁芯材质、气隙等对其性能的影响。研究结果表明该种电磁滑环能够有效实现高频信号传输,适用于高频超声内窥成像。     

连续脉冲电源用超导脉冲变压器设计与试验研究

将超导电感储能用于脉冲电源,可以减少充电过程中的电阻损耗,降低对初级充电电源的功率要求。本文介绍了一种基于超导脉冲变压器的连续脉冲电源电路,对该电路的工作过程进行了详细的原理分析,指出该连续脉冲电源电路兼具漏感能量回收和负载剩余能量回收的优点,并研制了用于该连续脉冲电源电路原理验证的小型高温超导脉冲变压器。通过连续电流脉冲测试实验对该连续脉冲电源电路原理和小型高温超导脉冲变压器的可行型进行了验证,分析比较了该小型高温超导脉冲变压器在常导和超导状态下的连续脉冲输出特性。测试结果达到了预期目标,并证明了超导电感在提高能量传输效率和降低对初级充电电源功率要求方面的优势。     

实测信号激励条件下GIS局部放电的电磁波传播特性研究

笔者主要分析GIS典型绝缘缺陷引起的局部放电(PD)过程,并应用FDTD算法,分别以理想的高斯脉冲信号和真实PD电流信号为激励源,研究电磁波在GIS内部的传播特性,结果表明:PD实际电流信号与理想高斯脉冲激励下的电磁渡相差较大,PD超高频电磁波传播特性仿真研究宜采用实测PD信号作为模拟激励源.     

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...     

低压直流断路器脱扣器脱扣能力检测装置设计

文章从市面应用技术成熟的电磁脱扣器脱扣电磁转换原理出发,利用SS495A线性霍尔效应传感器的优点,设计了一种低压直流断路器的电磁脱扣器脱扣能力检测装置,并提出具体检测方法。通过模拟型霍尔传感器单元采集低压直流断路器脱扣器脱扣线圈电磁吸力,将输出的电压模拟信号通过运算放大电路传至信号检测处理单元并经放大电路处理后的模拟信号进入微处理器对检测结果进行判断,得出脱扣器动作正确与否。本装置的设计可以解决无需拆卸断路器装置随时对脱扣器进行检测,既保证了供电可靠性又大大提升了检测效率。     

基于压缩感知技术的电磁脉冲信号测量方法

电磁脉冲信号的详细衍变过程,特别是其陡峭前沿的变化信息,有助于深入理解电磁脉冲信号产生及传播过程,它对于我国国防和自然科学的发展都有着极其重要的科学和实践意义。本文提出一种基于三路并行低速模数转换器(TPL)的模拟信号压缩感知技术,通过对传感器输出的电磁脉冲信号进行欠采样(信号的采样频率低于奈奎斯特采样定理的要求),得到并恢复被测电磁脉冲信号的高速采集波形。基于TPL压缩感知技术的应用,可以降低被测电磁脉冲信号陡峭前沿对后端电子ADC采样速率的要求。本文针对TPL实现过程中稀疏字典、观测矩阵的建立方法,以及信号的重构方法进行了深入地研究,创新性地提出基于KSVD的原子数自适应字典构建方法。在此基础上,通过仿真和实验测试了TPL系统对电磁脉冲信号的压缩感知采集效果,以此验证了该方法的可行性。     

暂态行波在小电流接地故障选线中的应用

为了解决小电流接地系统的故障选线问题,本文分析了常规的各种小电流接地故障选线方法存在的问题。然后,分析了小电流接地故障产生的初始电流行波以及由多次行波折反射形成的暂态电流信号的故障特征,并介绍了分别利用故障初始行波和暂态信号的选线原理。最后,分析了暂态行波选线方法的技术特点和应用前景。     

基于调制电磁脉冲场的主动电磁探测研究

在车辆检测中,主动电磁探测因其性能受环境干扰影响小而越来越受重视。但是主动电磁探测常采用连续波工作,车辆的反射信号与直耦信号叠加在一起,使得检测算法非常复杂。为了大幅度简化检测算法,提出了一种调制电磁脉冲场方法。本系统包括一个磁偶极子发射天线和一个接收线圈,发射天线持续地辐射经正弦信号调制的且极性周期性改变的脉冲信号,这样就产生了一个具有低频成分的发射电磁场。如果目标存在,在接收电磁场的脉冲间隔内,就会出现目标的涡流二次场。连续地在接收电磁场的脉冲间隔内采样并做谱,如果出现此低频成分,则表示目标存在。     

带散射体的电力系统多级传输线高频耦合模型

高频电磁场会与架空输电线路产生耦合,一旦高频电磁场的波长小于传输线的高度,经典传输线理论就不再适用。传统的全波数值算法虽然可以解决这一问题,但它的求解效率不高,需要消耗大量的时间与计算资源。此外,电力系统输电线路往往有多个垂直端,线路布局复杂。为了解决这些问题,本文提出了一种理论有效的方法来解决有损耗地面上方带有散射体的电力系统多级传输线的高频电磁场耦合问题。采用计算效率高的渐近法,并在渐近法中引入散射体的概念,以考虑更复杂的电路结构。最后用数值算例验证了该方法的准确性和有效性。