电涡流传感器的电磁场仿真分析

论文题目: 电涡流传感器的电磁场仿真分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 于亚婷

导师: 杜平安

关键词: 电涡流传感器,有限元法,电磁场分析,阻抗实部

文献来源: 电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电涡流传感器是工业生产和科学研究中使用广泛的一种无损、非接触检测仪器。对被测材料敏感一直是制约电涡流传感器更广泛应用的重要因素。因此,对电涡流传感器的电磁性能研究就显得尤为重要。本课题采用实验和有限元分析仿真相结合的方法,研究电涡流传感器的电磁性能。具体内容如下: 1.电涡流传感器电磁场性能的理论研究在掌握电涡流传感器工作原理的基础上,通过对传感器等效电路的分析,从理论上推导出相关参数(检测距离、频率等)对传感器性能的影响。2.电磁场数值仿真的建模方法研究在深入理解有限元法(FEM: Finite Element Method)建模理论及电磁场基本理论的基础上,通过合理地简化模型,选取单元类型,划分网格和施加边界条件,得到电涡流传感器的有限元模型,并进行求解。将分析结果与国内外文献上的得到的结果进行对比,证明分析结果的正确性,从而建立了一套电涡流传感器电磁场的数值计算方法。3.电涡流传感器的电磁性能的有限元分析检测过程中,电涡流传感器受到被测材料参数(主要是电阻率和磁导率)、检测距离和探头线圈尺寸(内径和外径)、检测频率等各种因素的影响。因此本文通过电涡流传感器的电磁场仿真分析来考察以上因素对电涡流传感器性能的影响,了解在各个因素影响下电涡流传感器中电磁场和被测体中涡流场的变化规律。4. 电涡流传感器与被测材料的相关性研究目前,电涡流传感器都是通过控制探头线圈的等效阻抗来获得输出电压和检测距离之间的关系。本论文尝试采用对探头线圈的阻抗实部和虚部进行控制的方法,来研究在新的理论下电涡流传感器与被测材料的相关性。本论文的创新性表现在四个方面: 1.在理论上推导了检测距离和输入频率对传感器性能的影响。2.建立了一套电涡流传感器电磁场分析的建模方法,具有一定参考价值。3.用数值仿真方法分析各个参数对电涡流传感器性能的影响,并将分析结果和理论推导/相关论著的结果相比较。证明可通过数值方法对电涡流传感器性能进行定性仿真。4.通过实验和数值仿真相结合的方法,论证了在不同检测距离、不同被测材

论文目录:

第一章 引言

1.1 电涡流传感器技术的国内外现状

1.1.1 国内外研究现状

1.1.2 我国电涡流检测技术的发展方向

1.2 课题来源

1.3 课题研究内容和方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

1.3.3 论文简要

第二章 电涡流传感器的基本原理

2.1 电涡流传感器的工作原理

2.2 电涡流传感器的等效电路分析

2.3 电涡流传感器中电涡流强度与检测距离和输入频率之间的关系

2.3.1 电涡流强度与检测距离之间的关系

2.3.2 电涡流强度与输入频率之间的关系

2.4 电涡流传感器的应用

2.4.1 测位移

2.4.2 测振动

2.4.3 测转速

2.4.4 测量厚度

2.4.5 测量温度

2.4.6 电涡流探伤

2.5 本章小结

第三章 电磁场有限元建模基本理论

3.1 电磁场基本理论

3.1.1 麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式

3.1.2 电磁场分析中的物质本构关系

3.1.3 电磁场分析中的边界条件

3.2 有限元建模理论

3.2.1 建模的一般步骤

3.2.2 有限元法建模的一般原则

3.3 二维电磁场有限元法

3.4 APDL 简介

3.5 本章小节

第四章 电涡流传感器的电磁场实验

4.1 实验设备

4.2 实验原理

4.3 实验过程

4.4 实验数据

4.5 实验数据处理

第五章 电涡流传感器的参数化有限元建模

5.1 采用参数化建模的目的和意义

5.2 有限元模型假设

5.3 有限元模型的建立

5.3.1 问题定义

5.2.2 几何建模

5.2.3 选择单元类型

5.2.4 定义实常数和材料属性

5.2.5 划分网格

5.2.6 定义边界条件

5.3 求解

5.4 后处理

5.4.1 感应电磁场磁力线分布图

5.4.2 被测体中涡流场分布图

5.4.3 探头线圈中的电感、电阻和电流密度

5.4.4 求解探头线圈阻抗

5.5 本章小结

第六章 电涡流传感器的性能分析

6.1 被测材料对传感器电磁场磁力线分布的影响

6.2 检测距离对电磁场磁力线分布和电涡流分布的影响

6.3 探头线圈尺寸对电磁场磁力线分布和电涡流分布的影响

6.3.1 探头线圈内径对电磁场磁力线分布和电涡流分布的影响

6.3.2 探头线圈外径对电磁场磁力线分布和电涡流分布的影响

6.4 输入频率对电磁场分布的影响

6.5 本章小节

第七章 电涡流传感器与被测材料的相关性研究

7.1 思想的提出

7.2 验证方法

7.3 总体思路和实施过程

7.4 有限元分析

7.4.1 研究在不同被测材料下,探头线圈阻抗实部与虚部的关系

7.4.2 研究在不同的检测距离下,各直线之间的关系

7.5 实验数据与仿真数据比较

7.6 结论

第八章 结论及对后续工作的展望

参考文献

硕士期间的研究工作

致 谢

发布时间: 2005-09-23

参考文献

• [1].基于电涡流式金属探测仪的特性研究[D]. 孟得东.哈尔滨理工大学2009
• [2].新型电涡流传感器测量电路设计[D]. 董文轩.电子科技大学2008
• [3].车载飞轮电池用电涡流传感器的研究[D]. 黄云龙.南京航空航天大学2017
• [4].半导体电阻率涡流检测智能仪器的设计与实现[D]. 梁容海.西安理工大学2009
• [5].谐振型无源无线温度传感器硬件系统研究[D]. 王军峰.重庆大学2004
• [6].基于电涡流传感器的位移测量系统的研究[D]. 宋士兰.东华大学2018
• [7].新型电涡流传感器开发[D]. 杨拓.电子科技大学2011
• [8].电涡流传感器稳定性评价与实验研究[D]. 司倩倩.北京化工大学2011
• [9].大量程电涡流传感器的研制[D]. 王军平.西北工业大学2001
• [10].电涡流传感器自动静态校准装置的研究[D]. 周杰.浙江大学2013

相关论文

• [1].涡流测距系统的仿真及设计[D]. 徐志明.北京交通大学2008
• [2].电涡流检测系统开发及正向问题研究[D]. 龚翔.浙江大学2008
• [3].耐高压电涡流位移传感器的研究[D]. 王媛媛.浙江大学2006
• [4].非接触距离厚度的脉冲涡流检测方法研究[D]. 赵亮.西安理工大学2006
• [5].脉冲涡流测厚技术研究[D]. 张震.西安理工大学2007
• [6].电涡流传感器温度漂移的差动式补偿及其变送器的设计[D]. 王现军.郑州大学2006
• [7].基于交错层叠电涡流传感器阵列的探测成像定位仪的研究[D]. 杨柳松.吉林大学2005
• [8].带磁芯涡流传感器阻抗分析[D]. 吴静.郑州大学2002

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