交流測磁

Ⅵ示波法硬磁材料用于仪器仪表中,主要关心的是直流磁性能,但个别的,如在磁滞电机中,永久磁铁作为转子时,要求其交流磁特性。硬磁材料在交流测磁时主要困难是磁化。在用电磁铁磁化时,注意避免涡流的影响。在硬磁材料交流测磁中,采用示波法。测量线路方框图如图33所示:采用将样品置于低频交变磁场下进行磁化,用两个霍尔发生器分别测量样品的磁感应强度B和磁化場强度H,     

弱磁检测技术研究进展与展望

弱磁检测技术是以铁磁材料力磁耦合效应为原理,通过采集构件表面自漏磁场信号,对铁磁材料的应力集中、早期损伤等进行诊断的无损检测技术。其主要优点包括无需激励磁化设备、无需提前处理构件表面、操作简单等等。梳理了近5年来弱磁检测方法研究进展,总结了缺陷处磁信号描述与计算方法,重点分析了利用弱磁检测技术判断与定位缺陷、缺陷损伤评判准则等方面的主要研究成果,陈述了缺陷定量化反演的进展,最后讨论了弱磁检测技术在工程上的应用现状。基于此,对弱磁检测技术的未来发展趋势进行了展望。     

无取向电工钢应力依赖矢量磁特性测量研究

提出一种依赖矢量磁特性的电工钢片应力测量方法,采用电动推杆实现同时在轧制与垂直于轧制方向对电工钢片施加拉(压)力。优化设计励磁磁轭的尺寸并合理布局以保证测量区域磁场分布的均匀性,提高测量精度。将B探针与双复合H线圈统一装配到电木框架内构成矢量B-H传感器,达到同时测量电工钢片磁通密度B和磁场强度H信号的目的。根据坡印亭定理计算不同磁化条件下电工钢片比总损耗。基于上述方法分别测量了无取向电工钢样品不同磁化角度、轴比以及磁通密度下的矢量磁特性,测量过程中将预拉(压)力矢量的方向设置为与磁化角度一致。根据测量结果总结归纳出电工钢片矢量磁特性的应力依赖演化规律。     

基于磁敏电阻和复合调制的弱磁测量方法

针对磁敏电阻存在温度系数大和不能检测磁场方向的缺点,提出了基于直流复合调制和交流复合调制的弱磁测量新方法.设置两个空心线圈,其中之一与磁敏电阻串联并产生调制磁场,另一个产生参考磁场.对于直流调制,分别在有参考磁场和无参考磁场时改变调制磁场的极性,检测和处理磁敏电阻两端的直流电压,获得被测磁场的数值及其方向;对于交流调制...     

基于 J-A 力磁耦合模型的压力磁测系统研究

提出了基于磁机械效应的在役容器压力测量方法,利用磁信号与器壁应力之间存在稳定对应关系,实现非侵入无损检测.采用J-A力磁耦合模型分析了弱地磁环境下钢材磁导率和应力的关系,在理论上证明了利用容器外部磁场测量内部压力的可行性.设计了一套多通道磁信号同步采集系统,能够完成多传感器3个分量的磁信号的同步获取,实验验证了本方法的...     

静态偏置磁场强度对铁磁材料电磁超声换能机制的影响

铁磁材料具有磁致伸缩效应,因其磁化具有非线性特性导致其电磁超声换能机制变得复杂。分析不同磁场强度下铁磁材料中电磁超声换能机制的主导因素有利于提高电磁超声换能器(EMAT)的换能效率及信噪比。该文建立了铁磁材料电磁超声Lamb换能器的仿真模型,研究了洛伦兹力、磁致伸缩力和磁化力随外加磁场的变化规律。通过对比洛伦兹力作用下位移、磁致伸缩效应作用下位移和综合作用下总位移来分析影响换能机制的主导因素,并进行了实验研究,实验测得的质点位移、波速与仿真结果一致。研究结果表明,在弱磁情况下,磁致伸缩效应占主导作用;当铁磁材料接近磁饱和时,洛伦兹力逐渐增大并起主要作用;铁磁材料在达到磁饱和后,磁致伸缩效应引起的应变很小且几乎不再改变。     

储罐罐壁缺陷检测爬壁机器人吸附机构的磁场分析

针对阶梯形变截面罐壁缺陷漏磁检测的可调节磁路问题,设计了吸附机构,实现吸附的同时对12mm厚罐壁进行有效磁化。基于传统的标准缺陷漏磁测量法,再结合剖分试件法,通过Ansys仿真和实验测量磁感应强度、背底磁场以及漏磁场特性,得到气隙值分别为5.5mm、6.5mm、7.5mm、8.5mm、9.5mm、10.5mm的漏磁场曲线。验证了磁路设计的正确性和仿真的可参考性,为通过仿真确定不同厚度钢板所需气隙提供依据。实验发现,钢板缝隙正上方漏磁场Bx和Bz存在峰值,随着气隙增大Bx峰值下降至5~10m T,偏离缝隙Bx骤减,钢板无缝隙处的背底磁场在20~30m T,钢板缝隙内磁化强度在771~893m T,且磁化较均匀。     

考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的 感应电机铁心电磁应力分析

感应电机铁心电磁应力主要来源于硅钢片的磁致伸缩以及定转子间麦克斯韦电磁应力,在正弦及谐波激励下,硅钢片均具有较强的磁各向异性。因此,为了准确计算电机铁心电磁应力,在该文首先对无取向硅钢片在正弦及谐波激励下的磁化和磁致伸缩特性曲线进行测试;然后,建立考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的感应电机电磁-机械耦合振动模型,并计算电机铁心电磁应力分布;最后,通过对比有无考虑磁各向异性的电机模型计算结果,分析电机铁心的应力分布的各向异性,同时,计算了5次谐波和7次谐波注入下电机定子铁心电磁应力曲线及频谱,发现在100 Hz和200 Hz频率时,谐波对应力幅值的影响较大。     

直流偏磁下不同磁化曲线对变压器铁心损耗仿真的影响

直流偏磁下变压器铁心材料磁化特性采用不同的表述方式,将会产生不同的损耗仿真结果。本文基于爱泼斯坦方圈试验测量了30ZH120取向硅钢片的交流磁滞回环和交流偏磁磁滞回环,详细阐述并解释了交流磁化曲线、直流磁化曲线、平均磁化曲线、交流偏磁磁化曲线和交直流共同作用下磁化曲线的提取方法。从实验数据和理论分析的角度指出了交直流共同作用下磁化曲线与直流磁化曲线是同一条曲线。以两台干式变压器产品模型为例,设计并搭建了使变压器工作在直流偏磁条件的实验电路,测试并仿真计算了直流偏磁下电力变压器铁心的空载损耗。研究表明,计算分析直流偏磁电工设备时,可以用直流磁化曲线描述硅钢片材料的磁性能,为提高直流偏磁下变压器损耗仿真准确性提供了参考依据。     

扭转力作用下Fe-Ga磁致伸缩位移传感器的 输出特性

为提高磁致伸缩位移传感器的测量精度,需要从理论和实验上分析传感器的输出特性。针对扭转力作用下波导丝发生磁化状态的改变进而影响传感器的输出特性这一问题,基于材料力学求解扭转应力,并从磁畴角度分析扭转力对魏德曼效应的影响,结合Fe-Ga合金的非线性本构模型和磁致伸缩逆效应等建立磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算不同螺旋磁场和扭转力下的输出电压。搭建预加扭转应力下输出电压的测试平台,从理论和实验上确定输出电压随扭转应力的增大呈非线性减小的变化规律。研究还表明:在同一磁场下,正向扭转应力导致的电压降小于反向扭转应力导致的电压降,提高偏置磁场或激励磁场可以从一定程度上抵消扭转应力对电压的影响。研究可为设计大量程高精度的位移传感器提供理论依据与指导。     

低合金钢拉伸过程中的表面磁信号分析

测量了Q345R板状试件拉伸并卸载后的表面磁场强度,研究了其磁记忆信号随拉伸应力σ的变化规律.结果表明,磁场强度(绝对值)先随外力的增大而减小,当外力大于160MPa时,磁场强度与初始磁场强度方向相反;加载至接近屈服极限时,磁场强度达到最大值,并随外力的继续增大而稍有降低.初始磁信号对拉伸试件表面磁信号的变化有很大的影...     

谐波对感应电机振动影响研究

为了研究实际工况下感应电机的振动情况,对不同谐波参与下硅钢片的磁化特性和磁致伸缩特性进行测量。基于测得的本构关系,建立电机铁心的电磁-机械多场耦合模型。考虑电磁力和硅钢片的磁致伸缩效应,进行感应电机在不同谐波参与下电磁场和机械场的数值计算,以得到磁密、应力和振动的分布情况,进而分析谐波对电机铁心振动的影响,为减少感应电机的振动噪声提供有力的理论依据与计算方法。     

Simulation of a Normal Magnetization Curve of Electrical Steel Based on a Domain Physical Representation of Ferrimagnetic Material

The normal magnetization curve of electrical steel is usually represented as an approximation curve or is set as points using a smoothing method of some sort. The equations of normal magnetization curves of electrical steel have yet to be derived due to the difficulties of physical representation of the processes occurring in ferrimagnetic materials. An attempt is made in this work to describe mathematically the magnetization of ferrimagnetic materials in the physical representation of domains, which produce a magnetic field with rotation of magnetic induction vector. Equations of normal magnetization curves of electrical steel are derived that coincide with reference data with sufficient accuracy.     

应力对Galfenol合金磁感应强度的影响

测试了100取向多晶Fe_(81.6)Ga_(18.4)合金不同偏置磁场下磁感应强度与应力的关系曲线,在此基础上进行了磁感应强度感知应力灵敏度的分析。实验中施加的应力为0.05Hz、±63MPa的准静态拉压应力。偏置磁场通过两种方法施加,一种是给激励线圈通恒定电流;另一种是通过比例积分调节器给激励线圈通可控的电流以维持合金中磁场的恒定。分析结果表明,在1.6k A/m恒定偏置磁场下,压应力为-3.6MPa时最大感知应力灵敏度为75.5m T/MPa;当电流为0.384A(零应力下的磁场约为4.0k A/m),压应力为-21MPa时,恒电流偏置下最大感知应力灵敏度为41m T/MPa。     

磁导仪极靴形状对软磁材料性能测量结果的影响

自动控制仪器与软磁材料性能之间存在着密切的关系,这就使得软磁测量的重要性日渐突出,特别是在智能化日益发展的今天。对于不被认为是传统意义上的软磁材料的铁素体不锈钢材料,情况尤其如此。实验表明,为减小测量误差,应尽量选择与样品接触面尽可能大的极靴。因为无论是在弱场、中场还是强场下,极靴形状对样品测量结果的影响都是不可忽视的,特别是当极靴形状与样品的接触面很小的情况下。对于?max所在的磁场值H(?max),即使使用同一幅极靴进行测量,在不同的磁场下,测量值间也存在较大的差异。但极靴形状对材料最大磁通密度,也就是最大磁极化强度的影响不大。这些结果对磁路设计也很有借鉴意义。     

The influence of a magnetic field on the vibration frequency spectra of rectangular plates

The influence of a magnetic field on the vibration frequency spectra of rectangular plates is analyzed. Asymptotic estimations are presented for the vibration frequency densities of rectangular plates in transverse and longitudinal magnetic fields. The effects of suppressing elastic plate vibrations with an external magnetic field are established.     

双标量磁位的表面阻抗法

提出双标量磁位的表面阻杭法，以计算含有钢板的三维磁场分布和钢板涡流损耗。文中在钢板周围采用全标量磁位处理阻抗边界条件，而在源电流区域采用简化标量磁位，并应用磁余能量方法，引入等效虚拟磁性材料处理钢板的非线性问题。将本方法应用于ＴＥＡＭ问题２１模型，计算结果与实测结果相吻合。     

1000 kV交流特高压钢管塔梁杆有限元分析研究

1 000 kV交流特高压同塔双回路钢管塔具有负荷大、结构高耸、柔度大等特点,由于焊接的连续性、节点板和钢管刚性连接等原因的影响,结构在节点处易产生次弯矩和次应力,从而造成构件及节点局部应力不均。按传统桁架结构杆单元线弹性理论进行分析和设计,杆塔实际受力状态与计算结果存在差异,造成选材不够准确。为解决上述问题,采用梁杆单元模型进行分析计算,并与杆单元模型结果进行对比。计算发现,梁杆有限元模型和杆单元模型计算所得钢管塔主材的轴力大小相当,下横担以下的主材弯矩较大,特别是塔腿、靠近塔腿的主材、变坡处和各层横担主材节点处。主材构件两端的强度应力最大,而稳定应力则主要出现在中部,采用梁杆单元模型进行精细化设计,不仅具有一定的经济性,同时各构件安全冗余度趋同,在塔材耗量相当的情况下,一定程度地提高了杆塔的承载能力。