基于改进Peirce线圈模型的色纺段彩纱纬平针织物仿真

为解决色纺段彩纱针织物颜色复杂多变和模拟难度大的问题,提出一种基于改进Peirce线圈结构模型的色纺段彩纱纬平针织物仿真方法。通过采集并处理纱线图像,提取纱线条干部分的图像信息,对纱线图像进行拼接。根据实际线圈结构图像,对Peirce线圈模型进行改进,确立模型中心线和各参数之间的关系。将纱线图像映射到线圈模型上,调整线圈之间的覆盖关系,实现织物的模拟。结果表明,该改进的线圈结构模型与实际纬平针织物的线圈结构一致,模拟算法可以准确地实现对色纺段彩纱纬平针织物的模拟,并且可以适用于不同织物密度和段彩颜色纬平针织物的模拟。

纳秒级自积分罗氏线圈的设计与模型分析

面向金属丝电爆炸中快前沿脉冲电流测量,设计了一种体积小、易安装的纳秒级自积分罗氏线圈。由于前进匝易受到平行于待测导体方向磁场的干扰,在罗氏线圈中增加了回线部分。基于每匝线圈的电磁参数提出了一种考虑回线的罗氏线圈的新型改进集总参数电路模型。将改进集总参数电路模型在MATLAB中进行仿真分析,探讨了线圈参数对罗氏线圈在不同频率范围内响应特性的影响规律,设计出满足纳秒级上升沿测量的自积分罗氏线圈。为了验证模型的准确性,设计出一种高幅值、快前沿的电流标定源并对实验标定电流进行仿真分析。罗氏线圈标定实验结果表明,相比于集总参数模型,改进集总参数电路模型更加准确,为设计和分析高精度的带回线的罗氏线圈提供了新思路。

四线圈原型电机模型及其空间矢量数学表征

不同类型电机的机电能量变换过程有其内在关联性,这就是“统一”电机模型理论探讨的问题。作者此前提出了“法拉第参考系”和“牵连运动电动势”概念,可实现线圈固结坐标系与运动坐标系下电压矢量方程的一致表达,并为统一电机模型理论提供了一个有效的理论方法。在此基础上,提出四线圈原型电机模型,藉此统一表征电机的机电能量变换过程。基于空间矢量数学手段,具体推导了所述原型电机模型的电压、转矩表达式,讨论了原型电机模型的基本输入、输出特性。结合理论推导证明,通过设置附加约束条件,所述原型电机模型可推广表征常见典型电机。该工作来源于教学实践,是对统一电机模型理论的有益拓展和补充;该工作对于电机工程实践也有一定参考价值,基于所给出的矢量控制架构,有望实现不同类型电机矢量控制架构的统一。

纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型构建与实现

纬编双面移圈织物工艺结构复杂多变,现有系统在进行设计开发时难以直观地展示出织物的组织结构特点。为实现纬编双面移圈织物的组织结构模拟,本文提出了一种纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型。首先建立了成圈、集圈、移圈线圈几何结构模型,接着分析了纬编双面移圈织物结构特征,并在传统弹簧-质点模型的基础上构建了多层弹簧-质点模型,然后采用牛顿第二定律和Velocity-Verlet数值积分法求解了多层弹簧-质点模型的最终位置,最终提出了一种纬编双面移圈织物结构模拟的算法流程。本文建立的多层弹簧-质点结构模型能够反映纬编双面移圈织物的组织结构,具有较好的结构模拟效果。

无线传感器下基于感应线圈的车辆行驶路径识别方法

文章针对感应线圈在感应行驶过程中的车辆会受到无线传感器节点、网络布局等影响,导致车辆无法准确识别行驶路径,为了提高车辆路径识别性能,提出了无线传感器布局对路径识别方法。通过分析车辆路径信息的质量,滤波处理采样后的车辆路径信息,降低无线传感器布局环境对车辆路径识别信息的干扰,完成路径信息的预处理,为了分析车辆的行驶状态,在全局坐标系中计算了车辆的位置信息和姿态角,采用无线传感器布局,构建了车辆路径观测模型,通过车辆路径识别程序设计,实现了感应线圈对车辆路径的识别。实验结果表明,提出的路径识别方法不仅可以提高路径识别精度,还可以缩短耗时,从而使感应线圈检测车辆的路径识别性能大大提高。

纬编针织物线圈模型的分析与研究

通过分析纬编经典线圈模型,在经典模型的基础上运用B样条曲线进行线圈形态的控制和线圈模型的优化,并对优化线圈模型进行实验验证分析。结果表明:B样条建立的线圈模型比Peirce线圈模型具有更好的适应性。

基于高频等效模型的分合闸线圈绝缘故障评估

为有效诊断断路器分合闸线圈的绝缘故障,提出一种线圈匝间短路故障位置的评估方法。建立分合闸线圈的高频等效电路模型,在模型首端注入高频方波脉冲信号,在末端测得电压响应特征曲线。计算不同匝间短路位置下的特征曲线小波包—能量谱。结果表明:随着短路位置靠近线圈末端,特征曲线能量分布向低频集中。以特征曲线的小波包—能量谱为输入,短路位置为输出,基于概率神经网络建立诊断模型并进行仿真。结果表明:该模型故障定位正确率为85.7%,具有一定的可行性。

具有可变增益恒压特性的双线圈无线电能传输系统补偿网络设计与分析

为了实现具有恒压特性的双线圈无线电能传输(WPT)系统中补偿网络的优化设计,该文在变压器T网络模型基础上定义等效耦合系数kr与等效变比n1,为双线圈WPT系统的高阶补偿网络设计与分析提供一种新方法。首先建立变压器T网络等效模型,给出具有恒压特性的串联-串联(S-S)型双线圈WPT系统元件参数表达式。其次结合等效耦合系数与等效变比,提出具有可变增益恒压特性的串联/并联-串联(SP-S)型与串联/并联-串联/并联(SP-PS)型双线圈WPT系统的补偿网络参数确定的新方法。在此基础上,考虑寄生电阻对系统传输特性的直接影响,以WPT系统的电压增益稳定性与传输效率为指标,得出不同等效参数下传输特性表达式,推导出在线圈偏移情况下最佳等效参数kr与n1的表达式,为WPT系统的补偿网络的优化设计提供理论依据。最终通过实物实验验证所提系统的恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。

轨道交通无线电能传输系统动态谐振线圈耦合模型研究

鉴于传统采用平板式线圈结构的无线电能传输系统,不适合列车在运行过程中的电能传输,设计了一种E型铁心线圈的RX(接收端)耦合结构来满足轨道交通供电系统的动态需求。综合考虑车辆停靠的偏移、横向与竖向的间隙及列车上允许的安装体积,建立了动态谐振线圈耦合模型,分析了谐振状态的变量因素,包括线圈自感、线圈互感及耦合电容等;充分考虑工程应用的实际需求,对RX与TX(发射端)的结构参数进行了设计;通过系统仿真验证了E形铁心线圈分别在x轴(线路横向)正向进行偏移,在y轴(线路纵向)正向进行小范围偏移,在y轴负向进行大范围偏移,以及到达极限位置时对耦合系数的影响。结果表明:E形铁心线圈在x方向的偏移对自感和互感等耦合参数几乎无影响,E形铁心线圈结构除偏移至极限位置外线圈耦合系数基本保持稳定。该模型能够有效减小耦合系数变化对无线电能传输系统稳定性的影响。

大鼠磁感应热疗的线圈设计与仿真分析

选用亥姆霍兹线圈作为交变磁场发生装置,以大鼠脑部肿瘤为研究对象,建立相关模型,以Pennes生物传热方程为基础,在COMSOL仿真软件中进行电磁场分布和温度场分布计算,并分析影响磁感应热疗结果的因素。结果表明,大鼠肿瘤治疗区域磁场分布均匀,中心磁感应强度为12.847 mT,能达到进行磁感应热疗的条件;温度场分布符合要求,肿瘤区域升温明显,肿瘤中心温度可达46℃以上,肿瘤组织基本能达到治疗温度,能实现比较充分的治疗;线圈匝数、电流、半径及间距、磁场频率等参数均能影响磁感应热疗的效果。本研究结果可为磁感应热疗的临床应用和设备中的线圈设计提供参考。

基于交织点改进弹簧-质点模型的纬编针织物动态变形模拟

为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度更高的变形模型,然后以交织点为桥梁关联结构模型和变形模型,通过NURBS曲线反算原理绘制线圈中心线路径,采用力学求解方法不断更新织物形态变化,使用计算机工具展现了关联模型的动态模拟过程,并举例展示了不同织物组织的变形模拟效果。模拟效果表明,建立的三维结构模型具有合理性与真实性,改进的弹簧-质点模型具有极高的适配性,基于交织点关联两者为后续模拟提供了支撑,采用NURBS曲线并通过力学求解等方法实现纬编针织物的三维动态模拟具有可行性。

电磁线圈发射器相似模型研究

模型实验是研究电磁线圈发射器工作特性的有效方法,将模型实验结果应用于电磁线圈发射器原型的研究,必须要弄清模型与原型各物理参数间的相似关系。以电磁线圈发射器数学模型为基础,根据相似理论推导出电磁线圈发射器模型与原型各物理参数的相似关系,设计一种新型的电磁线圈发射器并对该发射器的相似模型进行仿真研究。研究结果表明:电磁线圈发射器各物理参数的相似系数均可由尺度比例系数表示且与尺度比例系数成函数关系,电磁线圈发射器相似模型是成立的。

基于多线圈耦合的新型换流变压器仿真模型设计

为研究新型换流变压器正常运行、内外部故障、铁心饱和时的电磁暂态瞬变过程及电气量的变化规律、开发配套的新型换流变压器保护方案,有必要设计新型换流变压器仿真模型进行相关的研究。文章基于互相耦合的概念,建立了新型换流变压器的多线圈耦合模型,在此基础上,根据新型换流变压器特殊的接线方式,结合有限元仿真软件,采用Matlab里的多线圈耦合模块分别设计了正常状态和发生内部故障时的新型换流变压器仿真模型,并设计了非线性电感支路来模拟新型换流变压器铁心饱和特性,仿真结果证明了本文所建仿真模型的正确性。本文设计的新型换流变压器仿真模型物理概念清晰,设计过程简单,计算精度较高。该种仿真模型设计方法能用于实际工程中任意复杂多绕组变压器的正常状态、内外部故障以及励磁涌流仿真建模与分析。

500kV电力变压器匝间绝缘模型线圈的电老化特性

针对变压器匝间绝缘是电力变压器损坏事故中的主要损坏部位的问题,设计并制作了500 k V电力变压器匝间绝缘的线圈模型,研究匝间绝缘的电老化特性。根据模型线圈预试验的结果,确定了实验方案,并基于极大似然法思想确定求取反幂模型中的参数方法;最后求取不同数据量下的参数值。分析结果表明:不同数据量下所求得的参数值不同,若使电压寿命指数N不出现异常值,至少需要在4种电压持续时间下进行实验;在10种电压持续时间下可得到可靠的电压寿命指数N,其值为13.38。最终通过简单计算及仿真分析求得了老化寿命与电场强度间的反幂模型,用于指导实际变压器的生产设计。

光纤陀螺光纤敏感线圈三维温度瞬态响应模型

针对光纤敏感线圈的热致非互易相移问题,通过传热分析建立了光纤敏感线圈的三维温度瞬态响应模型。利用该温度瞬态响应模型全面分析了三维坐标下的温度梯度造成的热致非互易效应;结合光纤陀螺实际的工作环境,利用仿真对四极对称绕法的光纤环进行了分析,获取了温度激励造成的热致速率误差。通过温度模型计算的热致误差速率与温箱中光纤陀螺稳测数据的极差为0.48(°)/h,计算结果验证了光纤敏感线圈三维温度瞬态响应模型的有效性。利用该模型可有效指导光纤环热结构参数的设计,从而抑制光纤环的Shupe误差,提高光纤陀螺的温度性能。

含铁氧体磁芯的电涡流传感器线圈阻抗理论模型和数值计算

针对铁氧体磁芯对电涡流传感器线圈阻抗的影响问题,建立了含铁氧体磁芯的线圈阻抗理论模型,推导了单匝线圈阻抗的级数和矩阵形式,并通过积分获得圆柱线圈的阻抗表达式。因表达式参数多且计算复杂,用有限元法对含Ni-Zn铁氧体磁芯的线圈阻抗进行数值计算,并分析了铁氧体磁芯及其几何参数对传感器性能的影响。研究表明:通过理论模型和有限元法都可获得线圈阻抗值,但后者求解更加简便;铁氧体磁芯可将磁场限定在一定范围之内,提高了传感器的灵敏度;磁芯参数对传感器性能的影响因被测体材料而异。本文的研究可为传感器探头结构优化和性能改善提供理论依据。

变面积式电涡流传感器线圈阻抗理论计算模型

变面积式电涡流传感器相比于传统的变距式传电涡流感器具有线性度好和量程易扩展等优点。介绍了变面积式电涡流传感器的基本测量原理和理论模型的建立方法。该模型利用二阶矢量位结合截取边界法建立了相关电磁场方程组,在此基础上推导并建立了传感器的理论模型并给出了传感器线圈阻抗计算以及相关场量的闭合解析表达式。实验结果证明了此模型的有效性和正确性,该计算模型与传统的数值仿真运算相比,不仅物理意义明晰,而且极大缩短了运算时间。

真实人体三维电磁模型的建立及其在MR射频线圈设计中的应用

目的:为了提高MR射频线圈B1场性能,解决射频线圈与人体组织复杂电磁作用问题,提出真实人体三维电磁模型建立方法,并将建立的真实人体三维电磁模型作为负载,优化MR射频线圈B1场分布。方法:以人体CT断层扫描图像为基础,采用精确的人工分割方式和体绘制三维重建方法,并结合不同组织相应的电磁参数,建立真实人体三维电磁模型,作为B1场FDTD域负载。结果:成功建立了真实人体三维电磁模型,实现了对射频线圈B1场的优化。结论:运用建立的真实人体三维电磁模型,能有效优化MR射频线圈B1场分布。提出的建模方法适合建立人体其他部位电磁模型,对优化MR射频线圈设计有重要意义。

基于电磁耦合双线圈模型电磁斥力机构结构参数的优化分析

针对现有电磁斥力机构等效计算方法无法有效应用的问题,提出了一种电磁耦合双线圈模型的等效计算方法。等效模型主要包括驱动回路与感应回路两部分,在基本电路方程之外,引入了电磁斥力与机械运动的计算。通过合理的简化,对等效模型中集肤深度、线圈电阻、线圈自感、线圈互感等参数进行辨识。在此基础上,以某型1 000 V/400 A电磁斥力机构样机为算例,采用时域迭代的离散算法较为系统地分析了两线圈内径、径向厚度以及斥力线圈匝数、轴向厚度等对机构效率和动子行程的影响规律。所得到的规律性认识可有效指导电磁斥力机构的优化设计。

特快速暂态下变压器线圈的集中参数混合模型

由于GIS中开关的投切产生的特快速暂态过电压对变压器的绝缘危害极大,为了有效仿真线圈中的快速暂态过程,提出了一种以单匝中并联导线为单元支路和以2段线匝为单元支路相结合的集中参数混合线圈模型.基于准静态电磁场,拓扑网路的大小和参数与变压器的结构和特性有关,网络中的电感和电容等参数是无源和线性的,但它们与传播电磁波的介质有内在的联系.给出了参数的计算方法.通过对模型的仿真分析得到了线匝之间的电位梯度,为线圈的绝缘设计提供了依据.