磨粒径向分布对电感式磨粒传感器测试结果的影响

根据电感平衡原理,设计了用于磨粒在线测量的电感式磨粒传感器.分析了传感器的测试原理和磨粒通过传感器线圈时径向分布对测试结果的影响.通过计算线圈内测试面的磁场分布,提出了提高线圈测试面磁场均匀性的设计准则.建立了磨粒位置偏离线圈中心时,磨粒磁化场的磁通求解模型.模型计算结果表明,磨粒径向位置的改变,使得线圈各横截面上磁化场的磁通发生了变化.当线圈达到一定长度后,磁化场的磁链变化很小.因此在保证传感器线圈测试面磁场均匀性和线圈长度的前提下,磨粒径向分布对测试结果的影响可忽略.研究结论为分析电感式磨粒传感器测试结果一致性和优化传感器的结构设计提供了理论依据.     

电感式磨粒传感器中非铁磁质磨粒的磁场特性

在电感式磨粒传感器中,非铁磁质磨粒主要通过涡流效应改变传感器线圈的磁场分布,进而改变线圈的等效电感。建立传感器线圈时谐电磁场与非铁磁质球磨粒耦合关系的有限元模型,模型计算结果表明:磨粒感应出的涡流场减小了磨粒内部的磁感应强度,同时改变了磨粒外部磁感应强度;磨粒引起传感器线圈电感变化率随线圈激励频率的增加而增大,并趋向于一极限值;线圈电感变化率随磨粒半径的减小而迅速衰减。实验研究的结果证明了模型计算的正确性。     

多线圈磁电感应的逆压电式FBG磁场传感器

将光纤Bragg光栅(FBG)的传感检测技术、直流发电机内部结构的磁电感应原理及压电陶瓷的逆压电效应相结合,研制了一种多线圈磁电感应的逆压电式FBG磁场传感器.设计中采用多线圈磁电感应,输出电流的变化变小,测量均匀磁场的多线圈磁电感应的逆压电式FBG传感器的灵敏度和准确率都能显著提高.对设计的磁场传感器进行了正反行程的重复性测试,并进行对比分析.测试结果表明:该磁场传感器的灵敏度为0.1128 pm/Gs,迟滞为6.61％FS,重复性误差为6.29 ％FS.     

质子磁场传感器类方形线圈结构参数设计

为提高质子磁场传感器输出信号幅度和信噪比,论文提出了一种针对质子磁场传感器的类方形电感线圈结构。在传感器腔体内径限定的约束条件下,以感应电动势幅值最大化为目标,对类方型线圈和圆形线圈的结构参数进行优化设计,计算线圈尺寸参数;根据计算结果,利用COMSOL软件建立线圈等效仿真模型,得到线圈内部磁场参数,结合实际制作的线圈电感量,理论计算得出类方形线圈接受的感应信号幅度比圆形线圈高1.59倍的结论;对比实验结果表明类方形线圈感应信号的幅度是圆形线圈的1.43倍,且感应信号的信噪比提高了3.1dB。     

电感变化率对涡流传感器性能影响的仿真研究

为了提高涡流传感器的电感灵敏度和热稳定性,研究了探头线圈的结构、激励频率和温度对线圈电感变化率的影响。首先通过COMSOL Multiphysics仿真软件构建稳态物理模型并加入瞬态温度模块,通过参数化扫描仿真,验证该模型的合理性。其次在稳态恒温实验条件下对线圈内外半径、厚度、匝数进行仿真,得到导线直径不超过40μm、内半径0.1mm^0.5mm、外半径2.5mm的60匝单层平面线圈的电感灵敏度和测量分辨率最佳。最后在瞬态变温实验条件下得到激励频率900kHz时可以最大程度的提高传感器热稳定性和电感灵敏度,减小温度引起的误差。     

三线圈内外层电感磨粒传感器研究

磨损颗粒是造成机械故障的重要因素,对磨粒的检测一般采用螺线管传感器。以螺线管传感器为基础,研究线圈多层缠绕的情况,并提出一种三线圈内外层结构传感器。依据电路理论,推导传感器工作等效电路和多层线圈磁感应强度、电感公式。基于Maxwell软件,比较内外层式和平行式磨粒传感器的磁场,分析线圈缠绕层数对传感器输出特性的影响。仿真结果验证了公式的正确性,为多层线圈磨粒传感器的设计、优化提供了基础。     

电涡流式油液磨粒监测传感器的研究

近年来,油液监测技术领域的研究和开发的热点集中在油液在线监测方法上。为此提出一种电涡流式基于PCB平面线圈传感器的油液磨粒监测方法,首先通过电磁仿真软件Maxwell进行平面线圈的电磁仿真,获得最优PCB平面线圈的结构设计;然后采用电桥法设计了传感器测量电路,运用模数转换原理设计了信号调理电路;最后制备了此传感器。经过试验,其结果表明:该传感器具有良好的线性度及灵敏度。该研究为微型传感器加入油液磨粒监测技术提供一种可行的方法,不仅缩小了传感器体积,而且降低了监测成本。     

铁磁质磨粒形态对电感式磨粒传感器输出特性的影响

通过对不同形态磨粒的退磁因子、磁化强度以及磁化场的分析,研究磨粒形态对电感式磨粒传感器线圈等效电感的影响.以椭球磨粒和圆柱磨粒为例,分析了退磁因子随椭球轴长比和圆柱长径比的变化规律.建立了传感器线圈和磨粒的有限元计算模型,保持磨粒体积不变,分别计算了磨粒为球磨粒、4种不同轴长比的椭球磨粒和3种不同长径比的圆柱磨粒时线圈磁场分布和引起的线圈电感变化率.分析和计算结果表明,磨粒越趋向于细长状,其退磁因子越小,磁化后磁化场的磁感应强度越大,引起传感器线圈电感变化率也越大.因此磨粒体积相同情况下,电感式磨粒传感器对细长状磨粒的检测能力较大.同时试验研究的结果证明了理论分析和有限元计算的正确性.     

螺管线圈传感器的线性范围研究

应用数值分析方法,研究了通电螺管线圈的绕制螺距与螺管线圈内部磁场感应强度分布之间的对应规律;提出采用按特定规律的变螺距螺管线圈,而不用传统均匀密绕的螺管线圈,电感位移传感器的线性输出范围与螺管线圈整体长度之比可以加大。实验结果证明:用最优化方法设计的变螺距线圈,使电感传感器的有效线性输出范围得到了显著的提高。     

电感式磨粒监测传感器线圈参数分析与优化

根据电感式磨粒传感器的等效电路,推导出传感器感应电动势计算公式,分析传感器的输出特性,通过有限元仿真软件Comsol中建立的传感器线圈电磁模型,采用多因素正交仿真试验对电感式磨粒传感器线圈的间距、宽度和内径进行分析与优化.实验对比表明:优化后传感器输出的感应电动势峰值是优化前输出感应电动势峰值的4.9倍左右,显著提高了...     

基于平面线圈的基波脉振磁场构造方法研究

为了减小电磁式时栅位移传感器的原始误差,提出了一种基于平面线圈的基波脉振磁场构造方法.通过研究现有电磁式时栅磁场构造方法和平面线圈磁场分布特性,利用各次谐波畸变率THD(Total Harmonic Distortion)最小的优化算法,得到平面线圈最优化布置参数,并且在数值分析和有限元分析软件中得到了验证.根据这些参数设置,设计了基于多匝方形平面线圈的新型电磁式时栅位移传感器.在150 mm量程内,新型时栅原始误差为-32μm~23μm,较现有电磁式时栅位移传感器减小了42.3%.     

直线同步电机气隙检测的电磁分析

基于直线同步电机的气隙检测,对电涡流传感器线圈电感与矽钢叠片电磁特性之间关系分析和实验研究,认为线圈电感随间隙的变化电感效应起了主要作用,建立了基于磁场镜像法的电磁计算模型,计算了空载和矽钢叠片影响下的电感,与仿真结果对比和分析,并得出结论:间隙小于10mm时,计算和仿真结果误差比较小,为复杂结构线圈提供可行的近似计算方法。     

双层反倾线圈结构的直线时栅位移传感器研究

针对前期研究的双层直线时栅位移传感器测量误差成分中四次谐波较大,影响传感器测量精度的问题。根据双层激励线圈的结构特点,提出了一种双层反向倾斜线圈结构的直线时栅位移传感器设计方案。通过构建双层反倾线圈产生磁场的数学模型,分析了双层反向倾斜线圈的磁场状态,并利用电磁场有限元仿真分析双层反倾线圈直线时栅位移传感器中倾斜大小和动定尺之间的气隙对测量误差与误差谐波成分的影响,确定了最优化的设计参数。采用PCB(Printed Circuit Board)工艺研制了78个节距大小的传感器样机并进行了精度测试。实验结果表明,双层反倾斜线圈结构对原双层直线传感器中误差四次谐波抑制效果显著,在同样设置条件下,将原测量误差成分中四次谐波从40μm抑制到7μm,抑制效果达到82.5%。最终经过误差修正后的传感器对极内精度达到±13μm。     

基于磁场调制的磁流体动力学角速度传感器

为改善磁流体动力学角速度传感器输出信噪比,提高传感器的测量分辨力,提出了一种基于磁场调制的磁流体动力学角速度传感器,采用交变磁场作为载波信号对输入传感器的角速度信号进行调幅,设计了磁路、μＶ级微弱信号预处理电路和数字相敏检波系统。仿真与实验结果表明设计的磁路能够产生幅值恒定的交变磁场,磁感应强度有效值和均匀性满足传感原理需求,电路仿真结果表明预处理电路可有效规避低频噪声干扰,数字解调系统提取信号后,信号频率误差小于0.6％,幅值误差小于0.15％。     

双线圈式油水双液位检测新方法

提出了一种检测单一油罐中油水双液位的新方法,设计了一种新结构的传感器。这种液位传感器能通过检测电感和电容来评价油液位和油水界面的高度。为了实现多传感功能,传感器由2个线圈同时紧密缠绕在相同塑料管外壁设计而成。根据油水界面的液位与2个线圈连在一起所得到单一线圈的电感、油液位与2个线圈间电容的相互关系,油水界面液位和油液位能被同时估算出来。     

旋转机械油路磨粒传感器的设计及仿真研究

设计一种应用于旋转机械油路检测系统的在线式油路磨粒传感器,其性能直接影响油路检测系统的监测结果。重点对传感器检测原理和结构特性等进行定性分析,根据电磁场原理和毕奥-萨伐尔定律等电磁学理论,推导并建立平衡线圈磁场分布数学模型以及传感器输出模型,研究影响传感器输出和磁场分布的几大因数,最后利用电磁场仿真软件对传感器平衡结构线圈的磁场分布进行仿真,为传感器的设计、优化改进提供了重要的理论依据。     

基于球形内检测器的管道倾角测量新方法

在利用球形内检测器测量管道倾角时,因管道磁屏蔽模型难以标定导致误差较大。针对此问题,通过分析球形内检测器中的传感器在管道中运动轨迹为摆线和管道单侧磁化后管道内径向磁场分布不均匀的特点,结合坐标变换方法,提出了一种不使用管道磁屏蔽模型的管道倾角测量新方法。该方法先通过加速度信号求解旋转矩阵,然后根据磁场信号的极大值点位置求解管道倾角。同时建立了相应的数学模型并通过算法加以实现,然后通过仿真和实验对该方法进行验证。结果表明,实验结果与仿真结果吻合度较高,该方法的测量精度较高,最大相对误差为3.55%。     

中国微米纳米学会----力矩器磁场对微小加速度计非线性误差的影响

挠性摆式微小加速度计在导航系统中有广阔的应用前景,其非线性误差主要由力矩器标度因数的非线性所造成,其中力矩器磁场对其有重要影响.利用ANSYS Maxwell对力矩器磁场分布的均匀性进行了仿真,分析了力矩器加工和装配产生的偏差对于磁场均匀性的影响规律.结果表明,力矩器组件磁钢和上导磁帽对磁场影响较大.保证磁钢厚度加工偏差在±10μm以内,相对标准偏差CV值的相对误差小于5.4％.控制上导磁帽高度的加工偏差在±6μm以内,CV值的相对误差可小于4.4％.力矩器装配的同轴度偏差对于磁场均匀性及线圈受力影响较小,控制在±8μm以内即可.上述研究结果为指导加速度生产和装配工艺,提高其稳定性提供依据.     

低温扫描SQUID显微镜接收线圈的改进

超导量子干涉仪(SQUID)作为目前灵敏度最高的磁场检测传感器,广泛应用于各类弱磁检测环境中。其中接收线圈直接影响低温扫描SQUID显微镜的空间分辨率和磁场灵敏度。通过讨论超导环路磁通量子化条件,得到低温SQUID接收线圈设计要求。同时为降低环境噪声提高系统灵敏度,设计制作了一阶梯度超导接收线圈并用其替换原有的螺线管接收线圈。该接收线圈利用直径为66μm低温铌钛超导线和蓝宝石线圈架在40倍体视显微镜下手工绕制,线圈半径为316μm,基线长度为1436μm,电感为0.873μH。实验结果表明:超导梯度接收线圈将系统的磁场灵敏度从250 pT/Hz提升至2 pT/Hz。最后利用该梯度接收线圈对玄武岩标本进行了初步测量,得到了有效的实测数据。     

油液在线监测技术研究进展

油液在线监测技术是机械故障智能诊断的重要发展方向,传感器作为其关键元件,发挥着重要作用。对油液在线监测的粘度传感器、水分传感器、磨粒传感器以及多传感器集成的国内外研究进展进行了介绍。从电磁法、静电法、电感法、图像识别几个方面对磨粒测量与分析的国内外研究进行了介绍。提出了现阶段存在的不足,对油液在线监测的未来发展之路进行了展望。