海洋平台结构损伤涡流热成像检测激励线圈设计

海上平台作为海上石油开发的重要设施,处在海水浸泡、冲击等恶劣环境中,很容易出现损伤,影响其安全性。管节点作为高应力集中的部位是海上平台结构中更易产生损伤的地方,因此对管节点进行检测十分重要,为适应海上平台管节点这种特殊结构的损伤检测,利用涡流热成像技术,考虑管节点结构、在管节点表面感应出的涡流分布情况等因素,设计出了圆台形线圈、三角形线圈、扁平双线圈三种形式的线圈,并通过COMSOL、SolidWorks完成了相应的仿真模拟,为了符合实验室需求,又构建出了等比例待测工件及线圈的实际模型,通过实验模拟、MATLAB数据处理验证了仿真模拟的准确性及所设计线圈的有效性。结果表明,扁平双线圈对海上平台管节点的加热效果更佳,能够用于对其损伤缺陷的检测。

电磁声发射-电磁超声的复合检测原理及激励线圈设计

在工作环境恶劣的铝合金板表面,容易由微细裂纹和疲劳损伤引起脆性断裂或者疲劳断裂,进而引发灾难性事故。提出融合电磁声发射(EMAE)和电磁超声(EMAT)的复合无损检测方法,该复合方法在不需要增加额外激励电路和线圈的条件下可对表面与近表面的微细裂纹进行检测,弥补了在关键部位单一检测不充分、不可靠。设计了复合检测激励线圈,并利用有限元方法进行了仿真。仿真的结果表明线圈可以满足预期要求。

交流电磁场检测探头激励线圈的数值仿真及优化

应用ANSYS软件系统建立了交流电磁场检测(ACFM)探头激励线圈数值模型,研究了不同几何形状的ACFM探头激励线圈的感应磁场以及工件表面的感应电流分布,确定了激励电流与激励线圈结构的定性、定量关系。根据优化的激励线圈,在工件表面得到符合要求的均匀交变电流,从而为探头的研发提供了科学依据。通过对比分析可知,工件表面感应电流的均匀区域与激励线圈水平段的长度存在定量关系。

双激励线圈磁感应断层成像的可行性研究

研究磁感应断层成像中两个激励线圈相对于单个激励线圈时增强被测对象内部磁感应强度的可行性。利用电磁场数值计算软件Comsol Multiphysics,在三维球形头模型外周设置单个激励线圈或呈不同夹角的两个激励线圈(夹角分别设置为30°、60°、90°、120°、150°、180°),分别计算中心有病变组织和无病变组织时中心位置的磁感应强度,并加以比较。中心无病变组织时,除夹角为180°外,中心位置的磁感应强度约为单激励线圈的2倍;中心有病变组织时,除夹角为180°外,随夹角增大中心位置的磁感应强度从单激励线圈的2倍开始逐渐增大;除夹角为180°外,有病变和无病变时中心位置的磁感应强度的变化量随夹角的增大而逐渐减小,但是夹角小于90°时该变化量大于单激励线圈的变化量。两激励线圈夹角为180°时,无论中心有无病变组织,中心位置的磁感应强度均减小。结果表明:双激励线圈较单激励线圈有可能增大被测对象内的磁感应强度;通过合理选择双激励线圈的夹角,有可能放大被测对象内部病变组织导致的磁感应强度的变化;两者均可改善磁感应断层成像。

生物组织电导率CMIT平面螺旋激励线圈的分析

计算了平面矩形螺旋线圈的电感值,结果与近似公式计算得出的电感值吻合。另外,通过理论计算发现,矩形平面螺旋线圈产生的磁场具有聚焦的特性,并计算和讨论了分层生物组织的电导率对电感的影响,认为用矩形平面螺旋线圈来做生物组织非接触的电导率成像的激励线圈是可行的。

稀土超磁致伸缩驱动器激励线圈设计与仿真

激励线圈作为电磁转换构件,主要为GMA提供驱动磁场,调节输入电流大小并控制其输出位移。因此,优化设计激励线圈结构参数、材料选取是提高电磁转换效率和充分发挥GMM特性的关键因素。通过分析GMA的工作原理,将GMM棒中轴线上的磁场强度均匀性作为评价标准和主要设计原则;分析其磁导率选取合适的激励线圈材料并对磁场强度、热损失等重要影响因素进行综合考虑,对激励线圈参数进行优化设计;使用Ansoft Maxwell仿真分析激励线圈的磁路。结果表明磁场分布更均匀,使均匀度提高到98.65%。

刀型Terfenol-D传感器激励线圈对激励效果的影响

针对Terfenol-D传感器能够适用于管道任意表面检测问题,文中设计了一种刀型结构Terfenol-D传感器来实现与管道任意表面耦合。运用传输线法研究刀型结构Terfenol-D传感器的激励线圈参数对激励效果的影响。建立管道导波检测试验系统,分别采集线径为0.1~0.3 mm和线圈匝数为60~240匝多组检测信号样本,从信号样本中提取第一条焊缝的回波系数并绘制不同的图形进行分析。试验结果表明,回波系数随着线圈匝数的增加而增大;回波系数随着线径的增加呈现先增大后减小的趋势;该结构的最佳激励线圈参数为线圈匝数为180匝,线径为0.15 mm。

矩形激励线圈的磁场分析

本文由毕奥莎伐定律出发,首先讨论了由一定长度的线电流源和矩形环流源的磁感应强度分布,然后在此基础上,详尽的论述了基于体电流源的矩形线圈产生的磁场分布。

感应电流EIT中激励线圈的设计

目的 研究在感应电流电阻抗断层成像 (inducedcurrent electrical im pedance tomography,ICEIT)中 ,线圈的形状、规格和位置对整体性能的影响 .方法 研究了用于 I-CEIT系统的两种线圈 .以敏感矩阵的条件数为原则 ,对圆形线圈的配置进行了研究 .计算了另一种有轴线圈内感应电流分布及边界电压 ,探讨了限制分辨能力的因素 .结果 找到了选用圆形线圈时对线圈大小和位置的要求 ,证实了有轴线圈能增大目标中心区域的电流 .结论 用恰当的配置 ,使用圆形线圈可使敏感矩阵的条件数较小 。

磁聚焦式扭矩传感器激励线圈控制策略研究

为测量旋转轴不同工况下的扭矩,提出了一种基于磁聚焦式扭矩传感器的激励线圈控制策略。该控制策略以控制传感器稳定输出幅值为2 mV电信号为目标,将感应电压数学模型和正交试验法相结合,对各个工况下的激励线圈控制策略进行设计,并利用MATLAB和COMSOL软件对各控制策略进行理论计算和有限元仿真验证。为模拟传感器在台架实验中得到的带噪声信号,对仿真得到的输出电信号添加高斯白噪声,利用MATLAB仿真软件对带噪声信号进行滤波优化。仿真结果表明:该控制策略能够使传感器在旋转轴的不同工况下,稳定输出幅值为2 mV的类正弦电压信号,验证了其可行性。

钻孔瞬变电磁法扫描探测磁芯线圈激励电磁场响应特征

瞬变电磁测井一般采用超小线圈作为发射装置,由于激励产生的瞬变电磁场强度较低,仅能进行钻孔孔壁岩层探测,无法实现钻孔外围径向远距离探测及地质异常体精确定位。基于全空间瞬变电磁场相关理论,提出钻孔瞬变电磁法(BTEM)扫描探测方法,利用磁芯线圈激励电磁场,增强发射磁矩,提高钻孔瞬变电磁法的径向探测距离。同时,通过灵活调整线圈方向,对钻孔孔壁进行360°扫描,实现钻孔径向方向全方位探测,提高钻孔瞬变电磁法对含水地质体的空间分辨率和定位精度。建立钻孔全空间三维地质-地球物理模型,提出优化的网格剖分策略,采用特殊网格结构对钻孔中磁芯线圈进行网格加密及规范化,提高数值模拟精度。采用有限单元法分别计算均匀介质条件下钻孔瞬变电磁法磁芯激励电磁场响应以及含有低阻地质异常体时钻孔瞬变电磁法不同装置探测的瞬变电磁场响应,分析了共面偶极装置及共轴偶极装置以及不同几何参数对应的瞬变电磁场响应特征,采用全空间全区视电阻率计算及时深转换算法进行全空间电阻率成像。研究表明,在钻孔瞬变电磁法超小线圈中加入磁芯可以显著增强电磁场强度,并且增强的幅度与磁芯的直径和长度成正比,相比较而言,增大磁芯长度对电磁场响应的增强作用更为显著;钻孔全空间磁芯线圈激励时探测结果可以较好地反映钻孔径向外围岩层中低阻地质体引起的瞬变电磁场异常,共面偶极装置和共轴偶极装置均可以获得较为理想的探测效果,全空间电阻率成像结果分辨率较高,相比较而言,共面偶极装置得到的异常幅度更大,并且对异常体中心的定位更为准确,而共轴偶极装置对异常体整体形态和边界的刻画更为准确。

电磁激励红外热像无损检测激励线圈的数值模拟研究

根据电磁激励红外热像无损检测的基本原理,笔者以存在表面缺陷的316不锈钢平板的对接焊缝为检测对象,应用ANSYS有限元分析软件建立激励线圈数值模型,通过改变激励线圈的长度、偏移量、内径及壁厚,观察钢板上的热量分布情况,得出缺陷处表面的最大温差和最佳理论检测时间长等缺陷的可检测性规律,从而为红外热像无损检测中激励线圈的研发提供了科学依据。

低频线圈激励电磁成像的正问题计算

A new method solving the forward problems in three-dimension electromagnetic imaging is discussed. A designed example is given and shows that this method is effective for solving the forward problems and its analytical results are contributed to the system design.

四线圈激励共振式无线电能传输系统及其研究分析

传统的单激励线圈系统有传输距离和传输角度的限制。为了解决这一问题,提出了四线圈激励的无线电能传输系统。通过将4个激励线圈分别放在平行和垂直位置的方式,不仅可以延长能量传输距离,而且减弱了传输方向的敏感度。为简化分析,将激励线圈等效为磁极,根据N/S极性,提出了区域线圈的4种绕组连接方式,通过理论分析和仿真,对其区域磁场分布进行研究。给出了区域等效电路模型,对比单激励线圈系统,推导出参数设计方法,给出了补偿电容的计算依据。以获取最大磁场强度为目标,选取S-S-N-N绕组连接方式,构建了一个0.8m×0.8m×0.8m的四线圈激励的共振式无线能量传输区域,验证了参数设计的正确性,并说明了采用四线圈构建供电区域可延长传输距离,减弱传输方向的敏感度。

用作神经刺激的激励线圈设备的最优化设计

正在研究无痛磁刺激疗法，以替代有痛电刺激疗法。本文提出了一种除了一个主线圈以外还配有两个子线圈的新颖线圈装置。这种方法能使所希望的磁通分布穿透 更深的细胞组织中。通过数字磁场分析，优化每个线圈电流并且优化子线圈的位置。这种分析是借助与有限元方法相结合的遗传算法（Genetic Algorithm--GA)进行的。用上述方法列出了电路方程式。结果表明具有多个线圈孤磁刺激对深处的阴部（pudendal）神经的作用是有效的。

一种具有交叉缠绕激励绕组的磁通门电流传感器

本文提出了一种激励绕组为交叉绕组结构的电流传感器,该种缠绕结构能够有效克服变压器效应,降低激励绕组耦合到反馈绕组和原边绕组中的噪声,有利于提高测量精度与灵敏度。对该种缠绕方式的传感器进行了仿真分析,制作了新型电流传感器的样机。测试结果表明交叉绕组结构也能降低磁滞效应的影响并提高灵敏度;所设计的电流传感器在测量范围0~30 A的情况下相对误差小于0.4%。

改进型BMIT激励源设计及磁场分析

目的:设计一种符合人体电磁暴露安全标准要求的脑磁感应成像激励源,以满足临床应用中人体安全性的需要。方法:在该课题组前期工作的基础上,采用有源晶体振荡器作为振荡源,参照IEEEStdC95.1人体电磁暴露安全标准,计算、设计和实现3种激励线圈和激励电路,以产生符合安全标准的激励磁场,并对所产生的激励磁场进行初步测量和评估。结果:平面矩形聚焦线圈在线圈中心处10MHz、1MHz、200kHz最大磁感应强度分别为0.005、0.057、0.189T,沿着轴线方向磁场逐步衰减,且磁场由轴线方向两侧也逐步衰减,斜率分别约为0.0002、0.002、0.007T/cm。结论:测量区域内的场强均满足安全性要求。安全性激励源的实现为临床安全应用打下了良好的基础。

交流电磁场检测激励探头的试验研究

在交流电磁场检测中,通有交流电的激励探头在被测工件(导体)表面产生感应电流,检测线圈对工件表面磁场的拾取从而判断缺陷的有无以及缺陷的特征。激励探头的优劣直接影响到缺陷处扰动磁场的大小,进而影响缺陷的检测。通过对感应电流均匀性、矩形载流线圈尺寸(磁芯长度、磁芯宽度)对感应电流分布的影响等进行仿真分析和对激励频率、激励线圈直径、激励线圈层数、激励线圈单层匝数与感应磁场之间的关系进行试验研究,为激励探头的优化设计提供理论依据和现实依据。

立环高梯度磁选机线圈的冷却方式与特点

立环高梯度磁选机激磁线圈温度上升过高是导致其失效的主要原因,影响磁选机正常工作。立环高梯度磁选机空心铜管水冷线圈、铜排层间水冷线圈和铜排浸油冷却线圈3种不同冷却方式中,空心铜管水冷线圈结构简单、成本低、技术成熟,但压力损失大;铜排层间水冷线圈对冷却水水质要求低,但结构复杂、维护困难、散热效果较差;铜排浸油冷却线圈冷却油压力损失小,散热效果好,不腐蚀铜排,但热交换系统使用成本过高。因此,应根据激励线圈不同冷却方式的特点和使用条件,选择合适的冷却方式,确保立环高梯度磁选机连续稳定工作。

基于双激励双拾取的无线电能传输系统

传统的无线电能传输系统(WPT)多由单个激励线圈与单个拾取线圈组成,由于系统的耦合机构多为松散的耦合形式,且受到功率器件容量的限制,因此难以获得较大的传输功率。为了提高WPT系统的传输功率,该文构建了双激励双拾取线圈的无线电能传输系统,在原WPT系统的基础上,增加了一组激励线圈和一组拾取线圈,利用耦合理论和电路原理的相关知识对该系统进行分析。通过Matlab仿真及实验验证了该方案的可靠性和有效性,并在负载为5 时,双激励双拾取线圈的WPT系统相比较于WPT系统,其功率提升了3.1倍,效率提高了9%。