铁精粉品位检测中电感传感器的仿真优化与性能分析

论文摘要

铁精粉品位的高低直接影响选矿的整个过程以及各项技术经济指标,同时也影响铁矿产品的成本与质量。近年来,铁精粉的在线检测方法越来越受到铁矿企业的重视,这是因为在线检测方法不仅可以准确的检测出铁精粉品位,而且测试成本低、操作简单、可以进行实时检测。基于电感传感器的铁精粉检测方法就是在线检测方法中的一种。在此方法中,传感器的优劣直接决定了测量准确度的高低,由于传感器参数优化所需实验过于繁琐,为提高实验效率,本文利用有限元方法对检测方法中的电感传感器线圈进行三维仿真,通过仿真分析结果对线圈结构参数和性能进行优化,以期解决上述问题。本文通过对电感传感器原理、电感传感器的铁精粉检测原理和有限元分析基本理论的阐述,为电感传感器的有限元三维仿真提供了建模理论基础。利用有限元方法对电感传感器空心线圈和含铁精粉线圈进行了三维仿真,通过对仿真模型的后处理得到了仿真线圈的电感值。以含铁精粉线圈的三维仿真为基础,研究了各项结构参数的变化对线圈电感值的影响,并采用正交实验方法对传感器线圈的结构参数进行优化分析,得到了线圈的最佳结构参数方案,同时还得到了各参数对线圈性能影响的显著性。在仿真实验的基础上,通过实际线圈所进行的多项实验表明了电感传感器三维仿真的正确性,说明仿真结果对传感器线圈的结构优化有一定的指导意义。利用有限元方法分析了磁屏蔽和线圈套筒壁厚对仿真实验结果的影响,进一步探讨了减小仿真实验数据和实际试验数据之间误差的方法。利用有限元三维仿真方法分析电感传感器线圈的结构参数以及性能的优化,不仅能够有效地仿真出实验效果、达到实验目的,还可大大提高实验效率以及实验成本,为研究电感传感器线圈的结构优化提供了理论依据,因此本文具有一定的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的意义及背景
• 1.2 铁精粉品位检测方法的国内外研究现状及分析
• 1.2.1 化学分析法
• 1.2.2 X荧光分析法
• 1.2.3 在线检测仪器
• 1.3 课题研究内容
• 第2章 电感传感器有限元建模理论基础
• 2.1 电感传感器原理与结构
• 2.2 铁精粉电感传感器测量原理
• 2.3 有限元分析基本理论
• 2.4 本章小结
• 第3章 电感传感器线圈结构的有限元三维仿真
• 3.1 电感传感器空心线圈的三维仿真
• 3.1.1 三维空心线圈模型的建立与划分
• 3.1.2 三维空心线圈模型的加载和求解
• 3.1.3 三维空心线圈模型的后处理
• 3.2 含铁精粉铁芯电感传感器线圈的三维仿真
• 3.2.1 含铁精粉铁芯三维线圈模型的建立与划分
• 3.2.2 含铁精粉铁芯三维模型的求解与后处理
• 3.3 各项结构参数对线圈电感的影响
• 3.3.1 内径不同对电感的影响
• 3.3.2 外径不同对电感的影响
• 3.3.3 高度不同对电感的影响
• 3.3.4 匝数不同对电感的影响
• 3.4 电感传感器线圈的结构参数优化仿真实验
• 3.4.1 正交实验设计
• 3.4.2 非线性回归分析
• 3.4.3 正交实验数据分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 电感传感器线圈三维仿真实验的验证
• 4.1 仿真线圈电感值的验证
• 4.2 仿真正交试验的验证
• 4.2.1 正交试验设计
• 4.2.2 正交实验数据分析
• 4.2.3 实验数据比较与验证
• 4.3 本章小结
• 第5章 磁屏蔽及线圈套筒对传感器影响的仿真分析
• 5.1 磁屏蔽简介
• 5.2 磁屏蔽材料以及设计要点
• 5.3 线圈磁屏蔽的仿真分析
• 5.3.1 加入磁屏蔽后的线圈仿真分析
• 5.3.2 加磁屏蔽线圈仿真实验数据处理
• 5.3.3 线圈磁屏蔽材料的选择
• 5.4 线圈套筒的仿真分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢