螺栓根部裂纹的弱磁检测技术研究

传统无损检测方法很难解决火电厂高温螺栓根部裂纹的在役检测问题。本文应用弱磁检测技术采用中孔穿过法对火电厂高温螺栓根部的预制人工裂纹进行检测,计算检测磁信号梯度值,并运用概率统计中3σ法判断裂纹缺陷。结果表明:对于内外径差值达34 mm的高温螺栓,高精度测磁传感器对其根部裂纹有较好的检测效果,验证了弱磁检测技术在高温螺栓根部裂纹在役检测中的可行性。     

绿色节能抗斜式起重永磁铁的设计与研究

为了克服起重电磁铁耗电量大的缺点,绿色节能的起重永磁铁成了近些年研究的热点。本文通过分析和对比起重永磁铁与起重电磁铁之间的性能差异,设计出一种兼顾倾斜吊装和水平吊装的抗斜式起重永磁铁。完成了起重永磁铁的磁路设计,计算出固定磁系与旋转磁系所需磁体以及导磁体的尺寸,并分析了所设计磁路在卸物状态下的残余磁场强度;根据旋转磁系的动作特点,设计出抗斜驱动机构,该机构包含两组旋向相反的棘轮转臂机构以及锥齿换向机构,用以保证倾斜状态下至少有一组可以正常驱动旋转磁系旋转,实现吸、卸物。本文解决了倾斜状态下单转臂起重永磁铁无法正常工作的难题。     

基于RBF神经网络的储油罐底板缺陷量化方法

提出一种基于RBF神经网络来提高漏磁检测对储油罐底板裂纹缺陷的量化能力的方法。首先利用有限元仿真计算了不同长度、宽度、深度和倾斜角度的槽型缺陷漏磁信号,分析漏磁信号分布规律并提取磁异常幅值和占宽作为磁信号特征量,探讨了磁信号特征量与缺陷尺寸之间的关系并组建样本集。其次,建立RBF神经网络与模拟退火算法相结合的量化模型,并使用样本集对RBF神经网络进行训练,预测缺陷大小及倾角。结果表明,磁异常特征量随缺陷尺寸及角度呈现不同变化规律,通过RBF神经网络建立复杂关系网,结合模拟退火算法可精确量化缺陷,样本集内缺陷平均量化正确率约为98.71%,样本集外缺陷平均量化正确率约为86.67%。因此,基于RBF神经网络并且结合模拟退火的方法可应用于漏磁检测对储油罐底板的缺陷量化,为储油罐的安全评估提供理论依据。     

切向结构永磁同步电机中磁钢厚度对性能的影响

提出了切向结构永磁同步电机中磁钢厚度的约束条件;依据电机学理论并结合有限元计算方法,研究了气隙长度恒定时不同极对数下气隙磁密、每极磁通与磁钢厚度的关系,探讨了磁钢厚度对电机的过载能力、铁耗等性能的影响;在气隙长度发生变化时,为了保证漏磁大小不变,讨论了气隙与非导磁衬套厚度、磁钢厚度的关系。并指出:(1)气隙恒定时,随着磁钢厚度的增加,不同极对数时磁钢体积增大所提供的磁势对每极磁通的影响有所不同;铁耗和过载能力随磁钢厚度的增加而增大。(2)气隙增大时,为了保证气隙磁密和漏磁不变,必须增加非导磁衬套的厚度。(3)极对数增加时,减小磁钢厚度能提高电机的性价比。     

MEMS梁膜结构流量传感器设计与实现

流量是工业检测重要参数之一。流量检测技术随着微机械电子系统（MEMS）技术的发展与应用，向着小型化、高精度、智能化的方向发展。基于MEMS技术设计了一种梁膜结合的压差式流量传感器结构，分析了其基本工作原理，采用硅微加工工艺对传感器进行了流片加工，然后对封装完成的传感器样机进行了气流和水流静态性能测试。气流测试灵敏度为0.3508mV/（ms-1）2，测试基本精度为0.5885%FS；水流测试灵敏度为41.5241mV/（ms-1）2，测试基本精度为0.9323%FS。结果表明，所设计传感器具有较高的灵敏度与基本精度，从而能完成流量信号的检测。     

基于正负序分离的无轴承永磁同步电机位置传感器容错控制

无轴承永磁同步电机（Bearingless permanent magnet synchronous motor, BPMSM）凭借无接触、无磨损的优异性能在工业生产中获得广泛应用，对旋转和悬浮的精确控制是保证其稳定运行的关键，需实时获取高精度的转子位置信息以实现切向力矩和径向悬浮力的解耦。为保证位置传感器故障情况下BPMSM稳定运行，文中提出一种基于正负序量分离的BPMSM传感器容错控制方案。首先，结合BPMSM数学模型，分析传感器故障对电机转矩和悬浮系统的影响。在此基础上，提出一种基于过零点检测的故障诊断函数，实时监测传感器信号故障。其次，引入旋转坐标系分析传感器信号中正序分量和负序分量的特征，分离出正序分量并提取其中的转子位置信息，构建位置检测容错系统完成故障信号到容错策略的切换，实现BPMSM在传感器故障情况下的稳定运行。最后，基于一台BPMSM实验样机对所提方案的有效性进行了充分的仿真与实验验证。     

MEMS热膜式壁面剪应力传感器微弱信号检测

MEMS热膜式壁面剪应力传感器的输出信号是带有基础电压的微弱电压信号，无法通过放大器直接放大的方法实现高精度测量。文章提出在输出信号放大前增加信号平衡环节，在保留有效信号的前提下减小基础电压，再通过放大的方法实现其高精度测量，有效解决了MEMS热膜式壁面剪应力传感器微弱信号检测的难题。文章介绍了MEMS热膜式壁面剪应力传感器微弱信号检测的技术方案、关键技术、测试检验及试验应用实例。     

新型切向磁钢混合励磁同步电机结构与原理

混合励磁电机兼具永磁电机高效率和电励磁电机励磁可调的优点。文中提出两种全新的具有轴向磁分路的混合励磁电机:两端轴向磁分路和单端轴向磁分路混合励磁同步电机。它们都是在切向磁钢永磁同步电机的基础上,将转子极靴沿轴向延伸,利用附加气隙及导磁桥形成轴向磁分路。阐述了两种新型电机的结构及原理,分析了两种电机的磁路特点,并给出其等效磁路。对比研究表明:单端轴向磁分路混合励磁电机轴向磁路短,电励磁效率高,是一种性能优越的混合励磁电机结构拓扑。     

切向结构永磁同步电机极对数的选择

对于具有“聚磁”作用的切向结构永磁同步电机,增加极对数可以提高气隙磁密,使得电机体积减小、重量减轻,效率、转矩增大,但极对数的增加存在一个较为合理的值。本文定义了切向结构永磁同步电机“聚磁”的概念,并利用有限元分析软件讨论了极对数与气隙磁密、每极磁通、空载电势、转子导磁体磁密等物理量之间的关系。结论:(1)计及导磁材料饱和的情况下,气隙磁密和总磁通随极对数的增加存在一个最大值,即存在一个合理的极对数;(2)用气隙磁密Bδ与稀土永磁体的内磁感应强度BM之比来表示聚磁作用的程度时,极对数大于等于3时,电机具有聚磁能力;用Bδ与稀土永磁体的剩磁感应强度Br之比来表示聚磁作用的程度时,仅当极对数大于等于4时,切向结构永磁电机才显现出聚磁现象;(3)切向结构永磁电机极对数在3~6时较为合适。     

计算恒定磁场的假想磁荷模型

本文从永磁的两种理论模型(标量磁位模型与向量磁位模型)出发,找到永磁中假想磁荷密度与它的束缚电流密度的等效关系,从而提出了在一般恒定磁场的计算中,用假想磁荷取代宏观电流的可能性,这样,可使原来的旋度场问题转化为势位场问题,使标量磁位的概念可以在整个计算区域(包括存在宏观电流的区域)任意使用,仅计算磁场强度和磁导率的公式与常用公式略有差别。 用标量磁位代替向量磁位,对简化三维磁场计算有重要意义。 文中用实例计算结果的对比,验证了模型原理的正确性。     

热力管道磁–温综合检测技术

针对直埋式城市热力管道在运行过程中出现的泄漏,提出了一种磁–温综合检测技术,该方法的特点主要包括:非开挖、在役检测、快速定位等。根据直埋式热力管道结构特点和泄漏特征,利用红外测温技术确定可疑泄漏区域、微磁技术判断管道破损程度。研制仪器并进行现场试验,开挖验证仪器测量结果。结果表明:热力管道磁–温综合检测方法对直埋式城市热力管道泄漏判断的准确率可达90%、定位精度可达0.5 m。本研究工作为热力管道泄漏检测提供了切实可行的检测方法。     

基于场路耦合方法的永磁同步电机温度场研究

针对永磁同步电机温度场精确求解问题,提出了一种场路耦合法来计算电机的温度场。以一台永磁同步电机为研究对象,利用MATLAB/Simulink搭建电机的控制策略,再通过有限元分析软件ANSYS Maxwell和ANSYS Simplorer搭建电机的二维电磁场模型和控制电路模型组成场路耦合模型。基于场路耦合模型计算电机的损耗,并将损耗导入到电机的三维磁热耦合模型中,观测电机在基速工况和弱磁范围内温度场的变化。通过样机实验测试,验证了该方法的精确度,为精确求解电机的温度场提供了依据。     

一种全集成GMR传感器电阻阵列的时序设计

在设计采用电流型检测方法的GMR磁敏生物传感器模拟前端电路的基础上,对GMR传感器阵列的时序采用8个行开关和64个列开关控制的电阻阵列进行模拟,并设计验证了8*64传感器电阻阵列的时序,此结果可应用到更大阵列的GMR传感器的设计中。仿真结果显示在系统时钟1MHZ时,GMR传感器电路输出频谱有效精度为7.8位,最小可检测电阻的变化值为7.8欧,完全适合巨磁阻传感器检测生物微弱信号的性能要求。     

单自由度混合磁悬浮轴承控制系统模型的研究

介绍了单自由度永磁偏置的混合磁悬浮轴承的工作原理，提出了永磁磁通与电磁磁通叠加计算混合磁悬浮轴在的方法，给出了由这种方法导出的计算磁感应强度的理论计算公式，建立了混合磁悬浮轴承的数学模型及其控制模型，以ＰＩＤ为控制策略，导出混合磁悬浮轴承系统稳定性和动态性能的传递函数，通过理论分析和实验验证，得出了增大永磁内部磁动势可以提高轴承的承载力，稳定性，减小功放损耗的结论。     

基于ICKF的永磁同步电机无传感器控制方法

针对在永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)中安装传感器带来的高成本、体积增大、可靠性降低和易受环境干扰等问题,提出采用迭代容积卡尔曼滤波(Iterative cubature Kalman filter,ICKF)算法来估计电机转速和转子位置,并将其应用于永磁同步电机无传感器控制。首先,建立了PMSM在α-β坐标系下的离散数学模型。其次,在Matlab/Simulink环境下分别建立了基于容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman filter,CKF)和ICKF的PMSM转速、电流双闭环的无传感器矢量控制系统仿真模型,并进行了给定转速和加负载两种工况的仿真验证。最后,基于TMS320F28335芯片搭建了硬件实验验证平台。仿真分析与实验结果均表明,迭代容积卡尔曼滤波算法应用于永磁同步电机无传感器控制中抗负载变化干扰性好、电机运行稳定、电机转速和转子位置估计精度高,可满足对电机精确控制要求较高的应用场合,具有重要参考价值和推广意义。     

切向结构永磁同步电机辅助磁极的优化

为了减少切向结构永磁同步电机转轴侧永磁体的漏磁，提高气隙磁密，在切向结构永磁同步电机中合理引入辅助永磁体。辅助永磁体相对于切向永磁体的位置有3种．其中以模型b，c较为合理，永磁材料用量适中，对气隙磁通的贡献大。随着辅助磁极永磁体厚度的增加，气隙磁密增加，当永磁体厚度增加到一定值时气隙磁密开始减小（模型b）或几乎恒定（模型c），即辅助永磁体存在一个合理的厚度，该厚度与电机的极对数有关。     

嵌入式技术在漏磁检测系统中的应用

将嵌入式技术、信号处理技术与漏磁检测技术结合起来,研制成一种适用于野外作业的便携式漏磁检测装置。由于采用了嵌入式模块,简化了电路的设计,提高了系统的整体性能。实验测试表明,该装置灵敏度及检测效率高,且成本低。在管道外侧一次扫查能检测出深度为0.2mm的缺陷,在冶金、石油化工以及城市水暖供应等工业部门中具有广阔的应用前景。     

基于多传感器组合的高转速弹体姿态测试

针对以往三轴磁传感器和加速度计组合测量高转速弹体姿态的不足,提出了一种新的姿态测量方案。该方案由两个磁传感器和两个加速度计以特定的方式安装及相应的解算方法组成。说明了传感器的布阵方式,并给出了弹体姿态解算的数学模型和解算方法。该解算方法包括Magsonde Window和最值之比的证明以及姿态角解算的理论分析,最后对此方案进行了建模与仿真。仿真结果表明,解算的姿态角与真实姿态角相符。     

基于弱磁技术的落鱼定位试验研究

钻井、修井过程中的操作不当会导致套管断裂、落鱼(断裂套管)失踪,这将严重影向钻井作业的进度,带来巨大的经济损失。为了提高落鱼打捞的效率和准确度,采用弱磁检测原理对落鱼的位置进行定位。利用电磁场理论建立了点源磁场模型,推导了点源磁场随空间距离的衰减公式,并以高精度磁通门传感器测量的磁感应强度反演落鱼的方位,实现定位。利用地面模拟试验,获得井下落鱼检测的参数数据。现场试验中,将所建立的模型运用于实际的工程中,准确、高效地找到了落鱼。本方法在实际修井作业中具有很强的实际意义。     

新型混合励磁电机技术研究与进展

混合励磁电机是对传统单一励磁方式电机的发展,力求综合永磁电机和电励磁电机的优势和特点,有利于减少稀土永磁体用量、拓宽永磁电机调速及调压范围,在航空电源、新能源发电与驱动系统等领域有重要应用前景。本文从励磁结构和磁路原理两个角度对混合励磁电机进行分类和阐述,系统总结了提出的新型转子磁分路混合励磁电机及并列式混合励磁电机的结构原理与运行特点,论述了基于转子磁分路机理发展的混合励磁同步电机不同结构拓扑及其原理,给出了发电/电动运行控制的基本策略与方法。新型混合励磁结构拓扑及控制技术的研究为丰富和发展混合励磁电机技术提供了理论参考与实践指导。