电涡流传感器的仿真与设计

作     者：廖雅琴 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜平安

授予年度：2007年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：电涡流传感器 三维有限元仿真 电路仿真 PCB制作 电路实验 

摘      要：电涡流传感器有着诸多优点,这让它成为了科学研究和工业生产中广泛使用的非接触无损检测仪器。由于对被测材料的敏感,电涡流传感器的广泛应用一直受到制约。为了消除传感器对被测材料的敏感性,可以采用新的变换电路原理。因此,如何实现这一新型的转换电路,将是一个重要研究方向。 本文对电涡流传感器的建模和涡流特性进行了三维有限元仿真分析,同时为电涡流传感器设计了新型的测量电路,并对该测量电路进行了仿真、优化和实验。具体内容如下: 1.电涡流传感器三维有限元模型的建立与涡流特性分析 在熟悉了电磁场基本理论,有限元的建模理论和步骤的基础上,通过简化模型,选取单元类型,划分网格和施加边界条件等一系列步骤,得到了电涡流传感器的两个三维模型。经过求解,对这两个模型结果进行了比较。并在此基础上,简要分析了激励频率对传感器性能的影响,为后面电路设计的激励频率提供了分析条件。 2.电涡流传感器新型测量电路设计 在已提出的消除电涡流传感器对被测材料敏感的理论基础上,为传感器设计了新的测量电路原理。新的测量电路实现了从电路中提取探头线圈的阻抗实部和虚部两个信号来产生输出电压,从而达到消除被测材料影响的目的。 3.电涡流传感器新型电路的仿真与优化 对所设计好的新型电路各模块,通过Multisim仿真软件,检查各模块电路所实现的功能。并在此基础上,对部分电路中的结构和参数进行了优化。最终达到了较为理想的效果。 4.电涡流传感器新型电路的实验 在已仿真和优化好的电路原理图的基础上,使用Protel DXP软件绘制PCB板。对焊接好的PCB板,通过具体电路实验,在示波器上检验了相关电路的实际性能。