钢绞线用磁致伸缩传感器偏置磁场的有限元分析

首先对利用磁致伸缩效应在钢绞线中产生纵向模态的方法进行了理论分析.利用Maxwell三维磁场有限元分析软件对99mm长,公称直径17.80mm的7芯钢铰线建立模型.并依照磁路设计的相关理论,设计了利用双磁路及三磁路为7芯钢绞线提供偏置磁场的方案.最后,通过对磁路中的每根钢丝表面及中截面磁感应强度的比较分析,证明三磁路比双磁路的磁场强度更大,均匀性更好.     

激励频率对扭转模态磁致伸缩导波检测性能影响

在综合考虑力-磁-声的多个物理场耦合的基础上,通过采用有限元数值仿真方法模拟扭转模态磁致伸缩导波对铁磁性管道的检测,研究激励电流频率对T模态导波检测效果的影响,并通过实验给予验证.结果表明:实验研究数据与仿真计算结果具有相同的变化趋势且存在一个最优频率;激励频率对检测效果有着明显的影响,通过调整激励频率能够使扭转模态导波幅值最大,实现磁致伸缩导波检测性能的优化.     

交叉线圈式磁致伸缩导波传感器结构参数优化

为了使交叉线圈式磁致伸缩扭转导波传感器中高饱和磁致伸缩带的振动通过耦合剂和环形线圈传递到待测构件,优化其结构参数以提高传感器的耦合效率,基于交叉线圈式磁致伸缩扭转导波传感器的传感原理,针对环形线圈线径和覆盖率这两个结构参数,从振动耦合机制出发分析了环形线圈结构参数对能量耦合的影响,提出了一种用于环形线圈结构参数设计的优化方法,最后通过实验验证了该优化方法的可行性.将通过该方法优化后的最佳线圈线径和最佳覆盖率运用到传感器中,传感器换能效率提高了28%.     

基于磁致伸缩效应的管道检测纵向导波模型

基于铁磁性材料在磁场作用下具有的磁、力学特性,推导了磁致伸缩无损检测技术在管道中检测导波模型．在静态偏置磁场和通过传感器激励线圈交变电流形成的交变磁场作用下,管道中产生弹性导波,由弹性导波运动方程,推导其位移表达式,由位移求出应变．根据逆磁致伸缩效应,应变导致磁感应强度的变化,其变化引起穿过接收线圈磁通量的改变从而推导出感应电压表达式．由此建立了作用在激励传感器线圈上的电流与接收传感器输出电压之间的定量关系,为磁致伸缩效应用于无损检测提供了检测理论和技术手段．     

以磁致伸缩原理为基础的光纤磁场传感器的最新进展

本文重点研究1990年以来以磁致伸缩原理为基础的光纤磁力测量方面的发展,最新实验结果表明:所测磁场频率范围是从直流到交流的1Mz;频率在34Hz时分辨率为O.07PT;1Hz时分辨率为10PT。论述的主要内容包括原理、基本装置、传感器的品质因数及提高灵敏度的方法。介绍首次探测人体磁信号(心磁图)的光纤磁场梯度计,及多通道光纤磁强计在港湾航线的应用。     

长线磁致伸缩位移传感器激励波的研究

讨论了长线磁致伸缩位移传感器中激励波的产生机理及分布特性,分别对永久磁铁磁场作用下磁致伸缩线材内外磁场和脉冲电流作用下线材内外的周向磁场进行了分析,讨论了在合成磁场作用下弹性波和固支波的相关机理,构建了相应的数据模型。通过建立有限元模型,使用ANSYS仿真平台进行了激励磁场的仿真模拟,获得了激励波的相关参数,为提高该种传感器检测精度提供了理论依据和实验数据。     

超磁致伸缩执行器驱动磁场理论分析与实验研究

在分析超磁致伸缩材料的驱动原理和超磁致伸缩执行器结构的基础上,重点对执行器内部的驱动磁场进行了理论分析和实验研究,得出了超磁致伸缩执行器驱动电流与超磁致伸缩棒的驱动磁场之间存在一定的非线性和滞回的结论。并分析了其产生原因,为进一步提高超磁致伸缩搪行器的性能奠定了基础。     

磁力共振在磁致伸缩光纤磁场传感器中的应用

给出了影响共振频率的因素及解决频率漂移的办法,从而得到既有很高灵敏度又有很好稳定性的光纤直流弱磁场传感器.     

不锈钢护套对磁致伸缩导波桥梁缆索检测影响

针对带有不锈钢护套的桥梁缆索磁致伸缩导波现场检测中传感器的安装问题,基于磁致伸缩效应及其逆效应建立了有限元模型,并通过仿真分别研究了不锈钢护套对磁致伸缩导波激励与接收的影响,进而得到不锈钢护套对导波检测信号的影响.通过实验室和实桥实验进行了验证,结果表明:不锈钢护套对磁致伸缩导波的激励过程与接收过程均会造成衰减,激励端与接收端不锈钢厚度对信号衰减的影响趋势基本相同.根据仿真与实验结果得到了可以将磁致伸缩导波传感器安装于不锈钢护套上的激励频率及不锈钢护套厚度的范围,为现场安装提供了指导.     

基于超磁致伸缩材料的谐波驱动器结构与磁场优化设计

基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,GMM)正逆耦合效应以及能量转换特性,提出一种集驱动、传动及传感于一体的新型自感知谐波驱动器构想.利用ANSYS分析谐波减速器运行过程中波发生器应力分布情况,结合波发生器尺寸结构求解GMM棒的尺寸参数.基于毕奥萨伐尔定律推导驱动线圈内部磁场求解方法并设计驱动磁场和偏置磁场布置方式.利用COMSOL Multiphysics建立驱动器电磁机三场耦合模型,分析在不同条件下驱动线圈内部磁场分布情况以及驱动器的位移输出特性.结果表明:在永磁体总长度不变情况下,对永磁体实行内置均匀布置,随着永磁体片数逐渐增加,磁场均匀度从44％降低到26％,输出最大位移从0.123 mm下降到0.114 mm,GMM棒应力分布均匀度显著提高.     

一种改进的永磁直线电机气隙磁场解析计算方法

为了更加准确地计算永磁直线电机矩形开槽情况下的气隙磁场分布,提出了一种改进的许-克变换解析计算方法.首先,采用等效磁化电流法,建立永磁直线电机初级铁芯无槽情况下的气隙磁场模型;其次,根据永磁直线电机的结构尺寸,并考虑初级铁芯矩形开槽的影响,对传统的许-克变换方法加以改进;然后,利用改进的许-克变换方法,解析计算矩形开槽永磁直线电机的气隙磁场分布.理论分析和真实的数据计算结果表明,与传统的许-克变换方法相比,所提出的方法更接近于有限元软件的计算结果.最后,根据改进的许-克变换解析计算方法,对电机气隙磁场分布进行优化设计,试制了一台短次级圆筒型永磁直线发电机.     

磁场计算中的等效磁荷法

本文从单个磁偶极矩产生的磁场,引出等效体磁荷密度和面磁荷密度的概念,进而分析了应用这些磁荷模拟磁质磁化场、永磁体磁场和载流线圈磁场的可能性,从而为电磁场的数值计算提供了数学模型。     

霍尔效应法测量亥姆霍兹线圈空间磁场均匀区

分析了亥姆霍兹线圈空间磁场的分布，采用霍尔效应法探测亥姆霍兹线圈空间磁场，得到空间磁场均匀区的大小、形状及范围．     

梯度磁场中燃煤PM10聚并实验

在永磁环梯度磁场中对0.023～9.318 μm粒径范围内东胜煤灰和大同煤灰进行了聚并实验研究.采用流化床气溶胶发生器对飞灰进行气溶胶化,采用低压电称冲击器在线测量聚并前后飞灰粒子的数目浓度.结果表明:在相同条件下,磁性较强的东胜煤灰粒子的聚并脱除效率高于磁性较弱的大同煤灰粒子的聚并脱除效率;增大飞灰粒子质量浓度或延长粒子的聚并时间,飞灰粒子的分级聚并脱除效率和整体聚并脱除效率提高,且东胜煤灰比大同煤灰整体脱除效率提高更为迅速;提高气流平均速度,飞灰粒子的分级聚并脱除效率和整体聚并脱除效率降低;中间粒径粒子的聚并脱除效率高于小粒子和大粒子的聚并脱除效率;随整体聚并脱除效率的提高,分级聚并脱除效率最大值对应的粒径减小,粒子数目中位直径减小.     

基于遗传算法的磁聚焦线圈阵列设计与场分布计算

提出了以平面和圆环面聚焦线圈阵列实现磁聚焦的方案.使用经过改进的自适应遗传算法对注入阵列各子线圈电流的大小和相位进行了优化,在目标区域内较好地实现了磁聚焦.通过计算,显示了线圈阵列在优化后的电流组态下产生的磁场在计算区域内的归一化幅值分布和二维等高线图,表明了聚焦线圈阵列可在目标区域产生具有良好聚焦性能的磁场分布,并具有可同时聚焦至多个靶目标的能力.     

利用霍尔效应实验仪测量磁场分布的一种方法

根据霍尔效应原理测量磁场的分布和低压直流电位差计的使用是大学物理实验中的基础实验项目．把霍尔效应实验仪与低压直流电位差计相结合,不但可以提高磁场测量的精确度,并且能够引导学生开拓思维,给学生提供开展创新实验的一个新思路,从而多方面培养学生的创新能力．     

面向脑MR影像分割与偏置场修正的FCM方法

传统模糊C-均值(fuzzy C-means,FCM)算法以及结合空间信息的改进方法在分割脑磁共振(magnetic resonance,MR)影像时对噪声十分敏感,且无法消除脑MR影像中的偏置场。针对上述问题,提出一种面向脑MR影像分割与偏置场修正的FCM方法。该方法充分利用图像中的空间局部信息和非局部信息,分别构造出多局部信息模糊因子和非局部权重,在提高算法抗噪性的同时,尽可能多地保持图像细节;建立偏置场模型,以去除脑MR影像中的灰度不均匀性;将提出的多局部信息模糊因子和非局部权重嵌入到带有偏置场模型的FCM方法中,以实现噪声和偏置场条件下的脑MR影像分割。实验结果表明,与其他方法相比,所提方法对脑MR影像中的噪声具有更强的抑制能力,且能够有效消除偏置场对脑MR影像分割的影响,具有更优的分割性能。     

基于等效磁荷理论的磁力驱动器磁场计算

本文利用等效磁荷理论建立了磁感应强度与隔离盘半径及角度等参数之间的三维解析模型,分析了盘式磁力驱动器磁场分布。针对12极的盘式磁力驱器,利用Matlab编程模拟出磁场的三维空间分布,并探索了磁力驱动器的不同参数对输出转矩的影响规律。本文所做工作为平面式磁力驱动器的优化设计及研究涡流发热问题提供了依据。