基于磁敏元件的寄生式时栅传感器仿真分析

传统寄生式时栅位移传感器采用线圈传输电信号,不能保证线圈本身及绕线质量,导致寄生式时栅位移传感器体积大、灵敏度低、功耗大。根据寄生式时栅位移传感器的工作原理,选择一种基于磁敏元件代替绕制线圈的方法。用ANSOFT/Maxwell对磁钢和磁敏元件的气隙磁场、磁敏元件与被测齿轮之间的距离、磁钢大小和形状进行仿真,比较分析可知3mm×3mm×2mm的长方体磁钢在气隙为3mm的情况下能够满足磁敏元件的工作要求。     

变耦型时栅传感器及测头姿态对测量误差的影响

根据时栅传感器的测量原理,提出一种采用高频时钟脉冲作为测量基准的变耦型时栅位移传感器以提高位移测量的精度。该传感器通过改变激励线圈和感应线圈的耦合状态输出感应位移变化的行波信号来实现精密位移测量。进行了建模和仿真,研究了不同测头姿态下传感器的位移误差特性,并对其进行了谐波分析,得到了不同测头姿态对位移测量误差各次谐波的影响规律。根据传感器模型制作了传感器并开展了验证实验。仿真和实验结果均表明:不同测头姿态对位移测量误差的影响主要体现在对测量误差的1次、2次和4次谐波上,且俯仰姿态引入的附加误差最大,其余测头姿态下引入的位移测量附加误差均较小。若保证较佳的测头姿态,传感器在定尺和动测头间气隙厚度为0.3mm时的原始误差约为±18μm。实验分析结果与仿真结果基本一致。     

基于非线性磁场耦合的寄生式时栅位移测量方法

由于大型机床的回转工作台具有大型、中空、强冲击振动等特点,在闭环控制过程中无法安装传统角编码器,而现有检测方法具有安装要求高、精度无法保证等问题,提出一种利用与转台同轴刚性连接的蜗轮的齿槽等分特性实现角度测量的寄生式时栅测量方法。首先利用蜗轮蜗杆齿面坐标变换和啮合方程,建立蜗轮齿顶面数学模型;其次采用分段函数方法研究传感单元与蜗轮齿顶面磁场耦合面积变化,建立非线性磁场耦合条件下的位移传感理论模型。在特定蜗轮和传感器参数条件下,对传感器建模并进行有限元仿真。根据仿真结果修正理论模型,优化传感器结构并制作原理样机,搭建实验平台进行实验验证。实验结果表明,在整周范围内传感器静态测量误差峰峰值达到7″,为应用于非线性磁场耦合条件下的寄生式时栅位移传感器开发提供了理论依据。     

变耦型时栅位移传感器理论模型与误差研究

针对现有高精度位移传感器栅距小导致对制造和使用环境要求苛刻的问题,提出一种采用高频时钟脉冲作为测量基准,可在大极距条件下实现高精度、大量程直线位移测量的变耦型时栅位移传感器。传感器通过在交变电磁场中改变励磁线圈和磁场拾取线圈的耦合状态建立以时间差反映位移变化的行波信号,实现精密位移测量。通过有限元分析软件对传感器进行了建模和仿真,根据仿真结果得到传感器仿真模型的测量误差,并对其进行了谐波分析;根据误差特点和变化规律对主要误差进行了溯源,并对模型进行了优化。根据优化模型制作了传感器实物,开展了验证实验。实验结果表明:根据仿真结果对传感器进行优化设计,在200 mm的测量范围内,传感器精度达到±500 nm,且系统成本低廉,极易制造。为时栅位移传感器在恶劣环境中的应用提供了解决方案和理论依据。     

磁场式位移传感器误差的数理模型研究

现场自校准技术关系到磁场式位移传感器的生命。由于两个传感器在加工、安装上细微的不一致,导致现有的"多传感器协同修正"的误差自修正方法实效并不明显。通过考察在相同的测量值微小增量情形下,其对应的间距均匀的理想转子和间距不均匀的实际转子不同的微元增量,进而在微单元层面建立起他们的数量映射关系,最终在数量上推导出整周的大范围误差的数学结构;同时,提出了一种可以在复杂工况下,不依赖于外部参考基准,从其自身的整周递增测量值序列中提取出动态误差的方法。此方法及其结论还为各类位移传感器克服刻线偏差提供了一种全新的思路和解决方案。结合实验进行验证,在一般回转精度转台下,单个位移传感器的修正精度达到峰-峰值±5.5″。     

Ni46Mn35Ga19单晶大的磁熵变和磁控形状记忆效应

采用多种测量手段,对制备出的转变温度在室温以上的Ni46Mn35Ga19单晶的物性进行表征。电阻和交流磁化率结果表明,该材料的磁转变和马氏体相变是同时发生的。定温磁化强度测量得出材料磁熵变的增长速率高达9.0J/kg·K·T,在1274kA/m(1.6T)的磁场下,磁熵变达13.8J/kg·K。此外,应变测量表明,伴随该磁熵变,材料展现出应变量分别高达–0.89%和–1.90%的自发和磁控双向形状记忆效应。     

弹模随机场对混凝土坝应力影响的初步分析

文章根据均值中心摄动原理，应用随机有限元理论分析研究了混凝土坝弹模随机场特性对坝体应力统计特性的影响，得出了一些有意义的结论。     

MATLAB在工程水文中的应用

介绍了引进的MATLAB软件，能够求解工程水文中大量的数值计算问题。该方法简单直观，易学好用，可大大提高工程设计人员的工作效率。     

复杂条件下复合顶板不等强支护

依据不等强支护思想，通过对复杂条件下复合顶板的分类，对复杂条件下复合顶板巷道支护进行了分类设计。分类方案设计很好地适应了变化剧烈的复合顶板对巷道支护提出的特殊要求，改善了现场安全生产条件。