电磁齿轮传动系统动态仿真研究

电磁齿轮传动是一种新型非接触传动技术,通过Pro/E建立三维实体模型,采用机械振动的理论和方法建立电磁齿轮系统的动力学模型,进行了电磁齿轮动态性能参数的研究,在利用有限元软件ANSYS进行静态分析的基础上,以动态仿真软件ADAMS为研究平台,并在Matlab中的Simulink进行运动仿真,最后通过理论分析得出相应结论,为深入研究电磁齿轮传动系统动态特性提供了理论参考。     

基于SolidWorks的电磁截止阀虚拟设计及动态仿真

为了更好的理解和认识电磁截止阀的内部结构和工作原理,以SolidWorks为平台,对电磁截止阀进行了产品零件的3D建模设计、虚拟装配、干涉检查和动态仿真,实现了零件设计和产品虚拟装配的互动,并且动态仿真过程可以录制成动画,有利于新产品的推广和应用。     

地空频率域电磁系统空心线圈传感器优化设计

针对地空频率域电磁法(GAFEM)的大范围、快速探测需求,研制了一种适用于GAFEM的高灵敏度、低噪声、低质量的空心线圈传感器(ACS)。首先,根据一维正演计算了收发距10 km处的等效面积归一化响应电压,进而确定传感器灵敏度和噪声水平的指标需求;然后,建立ACS的电路等效模型,并对电路噪声进行分析计算,引进拉格朗日乘子法来优化ACS的设计参数以达到灵敏度、噪声和质量指标要求;最后,根据优化参数设计空心线圈传感器,在电磁屏蔽室对其进行测试,结果显示在噪声参考频率(100 Hz)处,优化传感器噪声为0.09 pT/Hz~(1/2),灵敏度为14.7 mV/nT,总质量为1.25 kg。野外实验表明,地面同一测点处,本文优化ACS测量的磁场幅度与AMTC-30磁棒的测量值一致;且在空中飞行中,该ACS能获得有效磁场信号。     

基于CPLD的频率域电法发送机设计

本文针对传统频率域激电仪发送机的不足,利用CPLD及温补晶体产生的高精度、高稳定度激发极化矩形波驱动信号,研制出一种新型频率域激电信号发送机。为了降低发送机重量和功耗,采用2片高压浮动驱动集成模块IR2113实现4路桥式开关器件的隔离驱动,并与新型功率MOSFET组成紧凑型低功耗桥式开关逆变器。初步实验结果表明,该发送机结构紧凑,耗电低,工作稳定可靠,携带方便,应用效果良好。     

基于Matlab的电磁振动系统建模与仿真分析

针对振动摩擦焊接机在焊接过程中频率范围设定较困难的问题,对振动摩擦焊接机中电磁振动系统进行了研究,对有阻尼受迫振动系统的外激振力频率和固有频率之间的关系进行了归纳,提出了一种基于Matlab的电磁振动系统建模与仿真分析方法。建立了电磁振动系统的简化模型,基于Matlab分析了电磁振动系统的模型,利用振动摩擦焊接试验台,对所建立的电磁振动系统的振动频率、振幅以及电压之间关系进行了试验。研究结果表明:该电磁振动系统在共振点附近的振动能量最大,振幅最大约0.3 mm,对应的频率约227 Hz,为振动摩擦焊接机的频率设定提供了依据。     

基于ANSYS的磁保持继电器电磁机构仿真分析

磁保持继电器由于体积小、功耗低、稳定性高得到了广泛应用。现利用ANSYS软件对磁保持继电器电磁机构进行3D建模及网格划分,并对电磁机构进行参数化分析,仿真出不同电流大小和不同旋转角度时的衔铁组件电磁力矩曲线。该方法能够快速准确地计算出动态过程中衔铁组件所受合力矩,验证了电磁系统的合理性,为磁保持继电器优化设计、研发生产提供了有效手段和理论依据。     

基于时间域电磁系统的近地表小目标识别

时间域电磁系统被广泛地用于管线探测、考古和未爆物排查等近地表小目标探测领域,但异常目标的特性反演是一个难点,造成探测的虚警率和排查成本大大提升。提出一种三维正交磁偶极子等效模型和一种目标参数综合方法,通过反演等效磁偶极子的时间衰减特性并由此综合出目标的大小、材料和形状等参数。基于所研制出的便携式时间域电磁系统来验证方法的有效性,实验表明,基于磁偶极子时间衰减特性综合出的目标特征均可以有效地对目标进行识别,为近地表小目标特性识别的应用奠定了基础。     

基于复合励磁法的储罐底板漏磁检测仿真分析

以储罐底板漏磁检测方法为研究对象,提出采用直流电产生电磁场与永久磁铁产生的永磁场叠加,利用叠加后的磁场对储罐底板进行漏磁检测,开展复合励磁漏磁检测仿真分析研究。建立了复合励磁结构模型,得到了缺陷的漏磁场空间分布特征。     

变频游梁式抽油系统动态仿真与实时频率优化

针对变频控制游梁式抽油系统,考虑了频率实时变化对抽油机运动规律、杆柱纵向振动、悬点载荷、地面装置节点扭矩与功率的影响,建立了变频控制游梁式抽油系统动态参数的仿真模型。对实时频率函数进行傅里叶变换,并以其傅里叶系数为设计变量,以电动机输出功率的均方根值最小为优化设计的目标函数,综合考虑冲次不变、上下冲程时间分配、频率范围等约束条件,建立了实时频率优化设计的数学模型。仿真与优化结果表明：所建立的仿真模型具有较高的仿真精度,能够满足实际应用的要求;优化实时频率可以显著改善抽油机的动力性能,悬点载荷波动幅度降低,曲柄轴最大扭矩与扭矩波动幅度显著下降,电动机输出功率幅值与波动幅度显著下降,降低了系统输入功率,有功节电率为25.8%。     

深海电磁单向阀的设计与仿真研究

为了满足深海气体原位检测器的安全可靠性要求,设计了采用锥面密封的深海电磁单向阀。在磁路分析法的基础上建立了电磁阀的数学模型,由MATLAB中的Simulink软件直接进行仿真研究和分析。研究结果表明所设计的深海电磁单向阀,响应速度快,完全满足设计要求,验证了设计的可靠性和可行性。     

用于磁电阻率探测的矢量线圈传感器设计与优化

磁电阻率(MMR)探测方法作为一种新型的堤坝渗漏探测方法,采集数据时主要依靠线圈传感器,针对MMR信号对要求灵敏度高,需要精准矢量采集的特点,本文设计了一款三分量MMR空心线圈传感器。通过对传感器灵敏度与线圈结构参数的分析,对线圈的结构、匝数进行了设计;通过对传感器噪声源分析,选定了适宜的放大器,进一步降低了系统的本底噪声;通过对三分量不正交角度的分析,对线圈的不正交角度进行了参数校正。最终研制了一款三分量MMR线圈传感器。其体积控制在0.027m3,X、Y、Z三分量本底噪声为5.030 435nV/(Hz)^1/2@380Hz,三通道的磁场探测灵敏度为0.189 95pT/(Hz)^1/2@380Hz,三通道一致性良好,三分量校正误差控制在0.2%以内。     

振频法索力监测中自振频率的频谱倍增方法

利用振频法对索力进行长期在线监测时,为高效准确地自动识别拉索的自振频率,就必须避免拉索随机振动信号的非平稳性和频谱微弱等不利条件,减小随机噪声及干扰.根据斜拉索振型的特征,提出频谱倍增法:对单组振动信号频谱幅值进行m次数组乘积,或者对m组相邻频谱幅值进行一次数组乘积;并通过理论分析证明了该方法能够将信噪比至少提高m倍,是常规累加平均法的(√ˉm)倍.以重庆马桑溪长江大桥斜拉索为研究对象进行现场对比试验,分别采用频谱倍增法和累加平均法进行自振频率的自动识别,倍增法基频识别结果误差减少至4％以内,且识别效率提高了5～10倍.试验结果表明:倍增法不仅提高了识别结果的精度,还缩短了识别所需的时间,提高了识别效率.     

多通道低频电磁传感器的仿真及优化

针对金属板构件内外壁损伤的检测问题,通过数值仿真与试验优化的方法,研制了一种适用于金属板构件内外壁损伤缺陷检测的多通道低频电磁传感器。建立了低频电磁检测三维有限元仿真计算模型,研究当圆形线圈切向放置在金属板导体上方时对缺陷的检测能力。进行对比试验,优化激励线圈匝数、检测线圈内径、高度等影响传感器灵敏度的参数,通过对含有人工缺陷金属板的检测验证了传感器的灵敏度与实用性。结果表明,研制的多通道低频电磁传感器可以实现对?12 mm埋深9.6 mm的304不锈钢缺陷及?12 mm埋深8 mm的20#碳钢缺陷的有效检测。     

工业变频器电磁干扰现象分析及其抑制

为防止电磁干扰对变频器产生负面影响,实现变频器在工业自动化应用系统中稳定、可靠、安全地运行,通过对变频器电磁干扰源及其干扰途径进行分析,提出了防、抗电磁干扰的实际解决方法,给出了在变频器应用系统设计和安装中抑制干扰的具体措施,降低或消除了电磁干扰对变频器的影响。实践表明,该电磁干扰抑制方案为变频器在工业自动化应用系统中稳定、可靠、安全运行提供了保障,满足了工业变频器日常运行的需要。     

一种时域电磁法剩余油探测装置的参数研究

提出了一种非接触式剩余油探测装置的参数设计方法.通过两种观测装置在均匀介质中时域电磁响应特性的对比,确定了最佳观测装置结构.分析了发射信号脉冲宽度和关断时间对响应信号的影响.研究了发射线圈电性与实际发射波形关断时间的关系,提出了发射线圈参数的选择原则.讨论了斜阶跃波激励下接收线圈的过渡过程,并给出了匹配电阻和接收线圈分布电容的估算方法.根据分析结果最终设计了装置参数并进行了室内实验.结果表明,不论从响应信号幅度还是延迟时间,均可对不同电导率的介质进行有效识别,为今后时间域电磁法剩余油探测的井下实验奠定了基础.     

基于低频电磁技术的管道缺陷检测方法研究

为了系统地研究基于低频电磁技术的管道缺陷检测方法,建立了其二维有限元模型。借助ANSYS参数化设计语言(APDL),进行了循环仿真计算,研究了不同尺寸缺陷的漏磁场分布;对漏磁场的信号进行微分处理,得到了所隐含的缺陷信息,并进行了实验验证。研究结果表明,该方法在锅炉水冷壁等管道缺陷的无损检测中有较强的实用性。     

Methods of de-noising the low frequency electromagnetic data

The quality of the low frequency electromagnetic data is affected by the spike and the trend noises.Failure in removal of the spikes and the trends reduces the credibility of data explanation.Based on ...     

点云频域配准的双目双线结构光列车轮对检测

针对单线结构光测量因范围有限以及遮挡等原因而无法检测整个车轮的轮缘及踏面的问题,提出了一种列车轮对双目双线结构光检测方法。该方法采用两组双线结构光传感器进行测量和数据采集。在两传感器产生的点云进行配准的过程中使用截面点云数据还原点云矩阵,然后对其进行傅里叶变换,在计算旋转角度时先进行极坐标转换,最后求取两矩阵的互功率谱,从而得到点云的旋转和平移矩阵。在此过程中考虑到点云噪声的存在,将辛格函数近似代替无噪声的互功率谱傅里叶反变换,从而确定在频域配准时噪声对配准参数的确定并无影响。接着采用相对值比较的算法和主成分分析拟合基准平面,对轮对直径方向进行标定。利用标定值对扫描数据进行处理,得出包括车轮直径、车轮滚动圆径向跳动等对尺寸参数。实验表明:点云频域配准的双目双线轮对检测技术对车轮直径的测量尺寸误差≤±0.05mm,车轮端跳的测量误差≤±0.06mm,车轮径跳的测量误差≤0.04mm。与标准轮对检测数据相比可知,该系统满足轮对检测精度的要求。     

Simultaneous distributed measurement of the strain and temperature for a four-point bending test using polarization-maintaining fiber Bragg grating interrogated by optical frequency domain reflectometry

We demonstrate a simultaneous distributed strain and temperature measurement technique with the spatial resolution of 1 mm using fiber Bragg gratings inscribed in a polarization-maintaining and absorption-reducing fiber (PANDA-FBGs) and optical frequency domain reflectometry (OFDR). We conduct four-point bending tests in an environmental chamber. Using high birefringent PANDA-FBGs that are manufactured specifically for the simultaneous measurements, the uniform temperature distributions and the typical strain distribution profiles of the four-point bending tests were successfully obtained. The measurement errors of strain were from −31 με to 19 με, and of temperature were from −0.9 °C to 1.3 °C. The spatial standard deviation was 7.5 με and 0.9 °C. We also discussed the effect of the residual strain of the sensor-bonding procedures and the data averaging.