基于Maxwell与Simplorer仿真分析磁通门磁场传感器瞬态响应

为分析磁通门磁场传感器的工作原理,基于Maxwell和Simplorer软件建立了磁通门磁场传感器的电磁联合仿真模型,仿真了磁通门非线性激励电路中电流波形和磁通门传感器的瞬态响应过程,分析计算了磁通门二次谐波灵敏度以及磁通门传感器的转换系数.为验证仿真模型的准确性,利用钴基非晶薄片制作了磁通门传感器探头并利用开关电源驱动电路激励磁通门工作.实际测量的激励电流波形与仿真结果基本一致,磁通门二次谐波灵敏度的测量值与仿真值误差小于1.1%.测量磁通门的频率响应曲线得到磁通门的转换系数为100 mV/μT,与仿真值几乎完全一致,两者误差小于1.5%.该仿真模型对理解磁通门传感器的工作原理、瞬态响应过程以及指导微型磁通门传感器设计具有重要意义.     

微型正交激励磁通门结构设计

利用三维电磁场仿真软件对线-芯结构微型正交激励磁通门进行了仿真分析。研究了不同频率下激励线宽度、铁芯宽度、激励线厚度、铁芯厚度等磁通门结构参数对铁芯饱和情况的影响。以减小激励电流、降低磁通门功耗为目标,讨论了采用线-芯结构的微型正交激励磁通门所应选择的结构尺寸。采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)工艺制备了这种结构尺寸的微型磁通门传感器并对其进行了测试,采用尖脉冲激励时,其可以以1.7 mW的超低功耗得到91.6 V/T的输出灵敏度。     

基于多孔铁芯的微型磁通门低功耗技术研究

微型磁通门的功耗主要由最佳激励电流决定,多孔结构铁芯能够减小微型磁通门传感器的最佳激励电流,从而有效降低功耗。采用Magnet有限元仿真软件,建模分析多孔结构铁芯对微型磁通门最佳激励电流的影响,并总结了相关规律,结合MEMS的工艺,对孔的尺寸做出了设计。将实测结果和仿真结果进行对比,验证了这一规律的有效性,从而能够较好的估算孔的尺寸对最佳激励电流的影响,为模型的进一步完善和微型磁通门的结构设计提供理论和实验依据。     

基于Magnet的六相感应电动机建模及仿真研究

在Magnet环境中建立六相感应电动机模型,并采用梯形波相电流对其驱动;分析了转矩电流和转子电流的关系,表明梯形波相电流实现了励磁电流和转矩电流的分立控制;对电磁场进行2D瞬态磁场仿真,分析了等磁势分布情况、磁感应强度波形、稳态电磁转矩和转矩电流的关系;添加Motion单元,对电动机的启动性能进行2D动态仿真。仿真结果表明,电动机空载和负载运行时电磁转矩响应速度快,无明显电磁转矩脉动和转速脉动,说明采用梯形波相电流驱动电动机的方法切实可行,仿真参数设置合理,为最终实现电动机的性能优化提供了参考。     

基于Petri模糊神经网络磁通观测器的感应电动机无速度传感器控制

利用Petri模糊神经网络构造电流观测器,基于电流观测值构造感应电动机的转子磁通观测器,根据磁通观测值进行电动机转子速度的计算.基于一种新颖的感应电动机解耦模型,设计了感应电动机的滑模反推控制器,并给出了Petri模糊神经网络的收敛性证明.通过MATLAB仿真验证了系统设计的有效性.     

磁通门磁强计感应回路的稳态解析模型

针对磁通门磁强计感应回路中调谐电容对灵敏度的影响,提出了磁通门感应回路的分段解析稳态模型,计算了不同调谐电容值时的感应电流波形及峰-峰值.计算与实验的对比表明,感应波形之间相关系数均大于0.98,峰-峰值p平均计算误差小于3%.调谐电容在±8%内变化时,引起的磁通门灵敏度变化为大于37%.本文提供的磁通门感应回路稳态模型能够用于精确描述输出电流性质,为研究磁通门系统的温度稳定性提供分析和参考.     

基于SVPWM的异步电机矢量控制系统的仿真

首先阐述了空间矢量脉宽调制技术应用于交流感应电机矢量控制系统的基本原理,在此基础上讨论了间接转子磁场定向电压注入型矢量控制系统的实现方案,基于MATLAB/SIMULINK构建了这种矢量控制系统的仿真模型并进行了深入的仿真研究.仿真结果表明了模型的正确性,并验证了该文所建立的调速系统可以实现感应电机产生转矩的电流分量和产生磁通的电流分量之间的解耦控制,使感应电机获得与他励直流电机一致的瞬态响应特性,实现了对负载扰动和参考值变化的快速响应.     

基于ANSYS的单级行波感应发射器磁场仿真分析

本文首先描述了行波感应发射器的基本原理及结构组成,在此基础上分析了行波磁场的形成.然后应用有限元软件ANSYS对行波感应发射器的磁场进行了仿真分析.通过仿真分析,得出了发射器的磁力线、磁通密度分布图以及线圈响应电流曲线和节点磁场强度曲线.     

电磁发电微电源结构设计与输出电能的动态仿真分析*

首先研究了微型电磁发电微电源输出能量理论分析模型,通过理论分析得到感应线圈匝数及导线横截面半径的最优尺寸。然后利用AnsoftMaxwell软件建立了微电源结构仿真模型,通过仿真分析计算得到不同方向上电磁感应强度B的变化规律以及永磁体振子与感应线圈在不同相对位置下所产生感应电动势的变化曲线。仿真分析结果同时表明：当永磁体振子与感应线圈相对距离为1.25mm时,线圈产生最大感应电动势2.65mV,最大输出功率为0.6626滋W,本文的建模与仿真分析过程将为电磁发电微电源结构的整体结构设计和制作提供依据。     

微型磁通门传感器的低功耗结构设计

微型磁通门的功耗是影响其整体性能的关键因素.要降低功耗必须保证器件的薄膜铁芯能够在较小的激励电流下进入饱和状态,为此,可以通过降低铁芯的饱和磁场强度Hs来实现这一目标.设计了一种具有多孔结构薄膜铁芯的微型磁通门,经过有限元仿真分析发现,多孔结构能够降低磁通门铁芯的饱和磁场强度Hs,从而获得较小的饱和激励电流,在保证微型磁通门灵敏度的同时,有效降低器件功耗.     

Spatial and field resolution of wire-wound fluxgates in magnetic dipole fields

We have enhanced the field and the spatial resolution of fluxgate magnetometers to measure magnetic dipole fields. With finite element simulations, we studied the flux distribution in the racetrack shaped core of a reference fluxgate magnetometer that was optimized for low noise performance in homogeneous fields. The influence of core length and thickness on the spatial and the field resolution was analyzed. The simulation was used to optimize the size and the location of the detection coil. The performance of new fabricated fluxgates was measured in homogeneous fields and compared with their measurement capabilities in dipole fields. Parameters of interest were the sideband detection signal, the signal-to-noise ratio, the detection limit and the spatial resolution by means of the point spread function. Despite higher noise levels in homogeneous fields, it was found that the field and the spatial resolution in dipole fields can be improved by optimizing the geometry of the core and the detection coil, but both parameters cannot be optimized independently.     

Analysis on background magnetic field to generate eddy current by pulsed gradient of permanent-magnet MRI

In this paper the analytical expressions for the magnetic field H and induction B in iron-pole plates generated by MRI gradient coil are given using line-current and the multilayer dielectric plate model with the mirror-image method.Eddy current emanates from the magnetic flux in the iron-pole plates.In order to fully suppress the eddy current,this magnetic flux should be fully eliminated.The research results indicate the magnetic permeability of the resist-eddy plate must be bigger than that of magnetic po...     

电力变压器直流偏磁检测方法研究

电力变压器发生直流偏磁会引起变压器异常运行甚至损坏,而现有的方法不能准确检测其偏磁状态。本文提出一种新结构的磁通门传感器,该传感器从变压器铁芯磁通中提取部分分量,采用脉冲幅值法量化传感器的检测线圈输出信号从而表征变压器偏磁程度。作为验证,本文设计样机并采用10kVA电力变压器进行实验。实验结果表明,当外加偏置电流从0A到0.5A变化时,磁调制输出信号幅值呈单调变化。     

基于ADAMS-MATLAB的磁悬浮轴承转子系统联合仿真

建立了磁悬浮轴承转子系统的单自由度和五自由度仿真模型。采用ADAMS和MATLAB2种软件以及传统PID（比例积分微分）、不完全微分PID和模糊自调整PID3种控制方法分别对系统的轴向自由度和五自由度进行了联合仿真,分析了磁悬浮转子系统在限制控制电流和不限控制电流2种情况下转子承受冲击载荷的能力以及在外力作用下的振动情况。根据仿真结果,对传统PID控制、不完全微分PID控制以及模糊自调整PID控制的控制参数进行了优化,并在此基础上对上述3种控制方法的优劣给予了评判,为系统控制策略的选择和优化提供了1种有效的方法。     

Improved performance of the micro planar double-axis fluxgate sensors with different magnetic core materials and structures

As a classic weak magnetic field sensor, the fluxgate sensors have great potential application in many fields. This paper presents four kinds of the micro planar double-axis fluxgate sensors based on the MEMS technologies, which have different core materials and core structures. The core materials include electroplated permalloy, Co-based amorphous ribbon and Fe-based amorphous ribbon, and the core structures include single-layer open magnetic loop structure and double-layer closed magnetic loop structure. The sensor with closed double-layer Fe-based ribbon core exhibits a best sensitivity of 238 V/T due to reducing the magnetic flux leakage. The results show that the magnetic core with closed magnetic loop, high permeability and high saturation induction density will help increase the sensitivity of the micro double-axis fluxgate sensor.     

基于粒子群优化算法的线圈系统设计

采用磁变模拟法,模拟舰艇在海洋上航行进行旋转和摇摆,在地磁场的作用下产生的涡流磁场,来实现对舰艇涡流磁场的测量.为了更精确地模拟地球磁场,首先需要创造一个均匀度相对较高的磁场空间.基于此目标,采用粒子群优化算法,以线圈系统的均匀度为目标函数,通过迭代的方式,对线圈系统的位置参数和匝数参数进行优化计算找到最优解.依据最优解,结合实验场地的特点和实际线圈系统的搭建情况,对线圈系统产生的磁场的均匀度进行了模拟仿真,建立了一个在中心区域均匀度高于95％ 的相对均匀的磁场空间.     

磁通门测量地磁信号的数字化分析

针对现有的磁通门信号处理电路仍以模拟元件为主,电路较为复杂的缺点,提出了一种以数字信号处理器(DSP)为主的信号处理系统,优化磁通门传感器的结构,提高了磁通门传感器的抗干扰能力.根据双磁芯磁通门的基本原理,建立了磁通门数学模型并采用Simulink信号处理模块模拟DSP对磁通门输出信号进行处理;针对双磁芯磁通门上、下磁芯不一致产生的磁通门信号噪声,采用带通滤波方法进行了滤波,仿真结果与理想状态下双铁芯磁通门的输出一致,系统分辨力达到3 nT.通过实验数据与仿真数据的对比,验证了DSP信号处理系统的可行性.     

基于COMSOL的磁共振成像双平面梯度线圈的仿真研究

目的：采用COMSOL有限元软件对磁共振成像横向双平面梯度线圈进行仿真分析,为高性能梯度线圈的设计及制作提供技术支持。方法：首先采用改进的目标场方法设计得到梯度线圈绕线的点数据,然后利用AUTOCAD建立三维模型,最后将模型导入COMSOL中,进行电-磁多场耦合模型仿真和结果分析。并且提出结合3D打印技术为复杂梯度线圈的制作提供技术支持。结果：根据设计的不同参数建立不同的梯度线圈模型进行仿真比较,所设计梯度线圈的梯度磁场可以满足非线性度小于5%的应用要求。结论：通过横向双平面梯度线圈三维模型的有限元仿真,可以为梯度线圈的设计和制作提供一定的参考,对优化设计和制作性能更优的梯度线圈具有重要意义。