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基于相分复用的双通道电感检测新方法

船舶工程 2019年第7期41卷 80-85页

作者：刘连坤刘志坚武森刘大壮于可真潘新祥大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 广东海洋大学电子与信息工程学院广东湛江524088

电感检测是对润滑油中金属磨粒进行检测的重要手段。为实现对船舶润滑油中磨粒更高流量、更大尺寸范围的检测,提出一种基于相分复用的双通道电感检测新方法。区别于传统方法,在不牺牲检测灵敏度的情况下,该方法仅利用一路信号输入和一... 详细信息

电感检测是对润滑油中金属磨粒进行检测的重要手段。为实现对船舶润滑油中磨粒更高流量、更大尺寸范围的检测,提出一种基于相分复用的双通道电感检测新方法。区别于传统方法,在不牺牲检测灵敏度的情况下,该方法仅利用一路信号输入和一路信号输出便可完成对两路油液的同时检测。阐述该方法的工作原理,即通过信号复制、移相、信号合成等过程,使两路传感器工作在不同的相位上,实现对两路油液同时检测的功能。在此基础上,搭建基于相分复用原理的双通道同时检测系统,并在两路传感器内径相同与不同的情况下,以74μm^88μm的铁颗粒为检测对象,验证该方法的可行性。传感器内径相同时,可确保在相同检测灵敏度的条件下,提高检测流量;传感器内径不同时,可检测不同尺寸范围的磨粒。

关键词：相分复用电感检测并联谐振双通道磨粒检测

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磨粒电感检测灵敏度及流量提升技术研究

磨粒电感检测灵敏度及流量提升技术研究

作者：刘连坤大连海事大学

学位级别：硕士

对润滑油中磨粒进行检测有利于分析机械磨损状态并确定视情维修时机。电感检测是检测润滑油中磨粒的重要手段,利用高灵敏度传感器检测微小磨粒可以较早预知磨损故障,利用高流量传感器可以对机械多部位进行充分检测,因而提升电感检测灵... 详细信息

对润滑油中磨粒进行检测有利于分析机械磨损状态并确定视情维修时机。电感检测是检测润滑油中磨粒的重要手段,利用高灵敏度传感器检测微小磨粒可以较早预知磨损故障,利用高流量传感器可以对机械多部位进行充分检测,因而提升电感检测灵敏度和流量一直是研究的重点。本文理论分析了金属颗粒与磁场的相互作用,研究了磁性材料对电感检测灵敏度的提升效果,提出了基于相分复用技术的电感检测流量提升方法。具体而言,本文研究内容主要包括:（1）根据电磁学基本定理分析了金属颗粒在磁场中的磁化效应和涡流效应;建立了金属颗粒在电感检测中的磁化模型,分析了金属颗粒与周围磁场的作用关系;研究了金属颗粒引起线圈电感变化的影响因素。结果表明:金属颗粒对磁场磁矢势的影响与原磁场强度、激励频率、颗粒尺寸及属性相关,金属颗粒引起的线圈电感变化量与金属颗粒的体积、磁导率等相关。（2）在理论分析基础上,设计了应用磁性材料的电感检测传感器并搭建了实验系统。实验研究了磁性材料浓度对电感检测信号的影响,对比了有无磁性材料的电感检测传感器对不同尺寸铁颗粒的检测效果,探究了有无磁性材料的电感检测传感器的检测极限,并验证了两种电感检测传感器对混有铁颗粒的润滑油的检测效果。结果表明:应用磁性材料的电感检测传感器的检测灵敏度明显高于无磁性材料传感器,传感器的电感变化与磁性材料浓度呈线性相关,应用磁性材料最小可以检测直径为11μm的铁颗粒。（3）提出了基于相分复用技术的多通道电感检测方法,设计了基于相分复用技术的四通道电感检测系统,对检测系统各模块的基本电路进行了设计研究。搭建实验系统并实验验证了系统的可行性,分析了实验中干扰信号的产生机理并对干扰信号的消除进行了实验研究。结果表明:通过降低信号幅值或调高信号阈值电压,可以减小并消除干扰信号;利用基于相分复用技术的四通道电感检测系统可以有效提升电感检测流量。

关键词：电感检测灵敏度流量磁性材料相分复用

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电感式磁流变液悬浮稳定性检测仪器研究

电感式磁流变液悬浮稳定性检测仪器研究

作者：张祥重庆大学

学位级别：硕士

磁流变液（Magnetorheological Fluid,简称MRF）是由铁磁性颗粒（分散相）、基载液（连续相）和特殊添加剂组成的悬浮液。由于铁磁性颗粒与基载液之间较大的密度差,在静止状态下MRF发生沉降。解决MRF的沉降问题是磁流变技术领域的技术... 详细信息

磁流变液（Magnetorheological Fluid,简称MRF）是由铁磁性颗粒（分散相）、基载液（连续相）和特殊添加剂组成的悬浮液。由于铁磁性颗粒与基载液之间较大的密度差,在静止状态下MRF发生沉降。解决MRF的沉降问题是磁流变技术领域的技术挑战。目前MRF沉降参数评价还没有商业仪器和评价标准。铁磁性颗粒发生沉降时,MRF不同区域内的颗粒体积分数发生变化,导致该区域内MRF的磁导率发生变化。基于此,确立了电感量与磁导率之间的关系,设计电感传感器来检测MRF沉降时的电感值变化,得到了MRF沉降时的铁磁性颗粒体积分数变化及沉降速率情况。针对此原理,研究并制作了电感式磁流变液悬浮稳定性检测仪器。制定并完成检测实验,并对实验结果进行分析与对比。结果表明,设计并制作的MRF沉降检测仪器可有效评价MRF的悬浮稳定性。具体工作如下:（1）主要概述了磁流变液的材料基础及工程应用,分析磁流变液发生沉降的原因,确定其沉降体系构成:“四区三线”,并总结了改善MRF悬浮稳定性的现有途径。研究目前国内外MRF沉降特性的检测方法及检测装置的发展现状,分析了其他检测方法及装置的优劣性。最后,提出了本文的研究内容及研究意义。（2）基于MRF沉降过程中铁磁性颗粒的体积分数变化所导致的MRF磁导率变化的机理,建立了MRF悬浮稳定性与电感指数变化关联模型。设计电感传感器,并从理论计算和仿真分析两个方面验证了MRF悬浮稳定性与电感的关联性,同时证明了电感传感器设计的合理性。综合并对比多种电感检测方法,确定使用交流恒流法进行测量并加以理论推导。最后,确定了检测仪的体系结构。（3）提出了检测仪器的总体设计要求,包括测量参数、量程、精度、仪器质量和尺寸等技术指标,同时也提出了科学的检测方法及评价标准。设计检测仪器的机械系统,包括电感传感器、夹具、基本机械结构等,解决仪器运行的稳定性问题。此外,进行了检测仪器的软硬件设计,硬件部分完成了电感检测电路、光耦开关电路、辅助电源电路的设计;软件部分设计了仪器控制系统及人机交互界面。（4）基于机械与电气设计,完成检测仪器机电集成设计,制作试验样机并完成调试。确定了检测仪器性能评价方法。制备5组磁流变弹性体样品,完成电感传感器的标定。制备4组MRF样品,完成MRF沉降特性检测实验,得到MRF样品的沉降分布曲线,对比目视法及电容法,沉降趋势相同,证明了本检测仪器的有效性。同时,分析了检测仪器误差及其来源,确定后续改进工作的方向。

关键词：磁流变液悬浮稳定性沉降电感检测检测仪器

平面线圈中磨粒流经位置对电感检测的影响研究

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新型工业化 2019年第9期9卷 81-86页

作者：安熠明交通运输部水运科学研究院

电感检测是对润滑油中金属磨粒进行在线检测的重要手段,但平面电感线圈不同位置的磁场强度不同,进而影响电感检测结果。为了探究平面线圈中磨粒流经位置对电感检测结果的影响,本文模拟研究了平面电感线圈周围空间的磁场分布,并搭建实验... 详细信息

电感检测是对润滑油中金属磨粒进行在线检测的重要手段,但平面电感线圈不同位置的磁场强度不同,进而影响电感检测结果。为了探究平面线圈中磨粒流经位置对电感检测结果的影响,本文模拟研究了平面电感线圈周围空间的磁场分布,并搭建实验系统研究了磨粒流经平面线圈不同位置时的检测结果。模拟和实验结果显示,当在平面线圈水平平面内改变磨粒与线圈的相对位置时,随磨粒远离线圈中心线,电感检测幅值快速降低;但在线圈外径附近时,电感幅值降低不明显。当在垂直平面内改变磨粒相对于平面线圈的位置时,随着磨粒高度增加,检测信号幅值减小。

关键词：平面线圈电感检测相对位置磨粒

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双螺线圈式液压油微污染物检测传感器

仪器仪表学报 2019年第6期40卷 16-22页

作者：白晨朝张洪朋曾霖赵旭鹏孙广涛大连海事大学轮机工程学院

设计了一种多参数的油液污染物检测传感器,该传感器在单螺线圈电感式传感器的基础上,增加了一个螺线管线圈,可以进行电感检测和电容检测。电感检测可以区分油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒;电容检测可以区分油液中水和空气。相对于传... 详细信息

设计了一种多参数的油液污染物检测传感器,该传感器在单螺线圈电感式传感器的基础上,增加了一个螺线管线圈,可以进行电感检测和电容检测。电感检测可以区分油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒;电容检测可以区分油液中水和空气。相对于传统单线圈式传感器,本次设计不仅实现了油液污染物的多参数检测,同时采用线径更小、匝数更多的螺线圈,增加了传感器的检测灵敏度。利用该传感器搭建的实验平台进行检测实验:电感检测时可以检测直径大于20μm的铁颗粒和直径大于80μm的铜颗粒;电容检测时可以检测直径大于90~100μm水滴和直径大于160~170μm气泡。该设计研究为油液污染物快速检测提供了一种新的方法,对于机械设备故障诊断与寿命预测等领域具有一定的意义。

关键词：液压油污染物微传感器电感检测电容检测微流控技术

基于DSP的大功率BLDCM无位置传感器控制

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电力电子技术 2018年第4期52卷 51-54页

作者：宋建国李清涛张震张晨浩北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124

提出了一种以国产GD32F190C8型数字信号处理器(DSP)为主控芯片,使用精密的采样电阻采集端电压、使用电流传感器采集相电流及直流母线电流,利用反电动势(EMF)法实现无刷直流电机(BLDCM)的无位置传感器双闭环控制方案。利用电感检测法定... 详细信息

提出了一种以国产GD32F190C8型数字信号处理器(DSP)为主控芯片,使用精密的采样电阻采集端电压、使用电流传感器采集相电流及直流母线电流,利用反电动势(EMF)法实现无刷直流电机(BLDCM)的无位置传感器双闭环控制方案。利用电感检测法定位转子初始位置、开环加速然后切换到自控运行。最后,经过实际检验表明,该系统稳定可靠,具有良好的低速和高速性能。

关键词：无刷直流电机无位置传感器反电动势电感检测

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基于电感传感器的自动循迹小车系统设计

实验室研究与探索 2017年第10期36卷 75-79页

作者：蔡力坚郭业才南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210000 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044

设计了一种基于电感传感器的自动循迹小车系统,该系统以MSP430F169为主控芯片,由电感传感器进行数据采集,实现小车自动循迹功能。系统由光耦隔离电动机驱动模块、减速电动机模块、蜂鸣器声音提示模块、液晶显示模块、编码器测速模块、... 详细信息

设计了一种基于电感传感器的自动循迹小车系统,该系统以MSP430F169为主控芯片,由电感传感器进行数据采集,实现小车自动循迹功能。系统由光耦隔离电动机驱动模块、减速电动机模块、蜂鸣器声音提示模块、液晶显示模块、编码器测速模块、蓝牙模块、电池模块组成;采用四轮驱动方式,由单片机输出可变脉冲信号驱动减速直流电动机,控制小车转向和速度;单片机通过不断扫描传感器4个通道输出的数据,控制小车完成循迹动作。当检测到障碍物时,单片机控制蜂鸣器模块发出声音提示;由单片机定时器模块实现精确计时,并由编码器测速装置测出小车运行的实时速度,将小车的实时运行时间和行驶距离显示在液晶屏幕上,系统设计精度高、功耗低。

关键词：智能小车电感检测可变脉冲信号

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船用液压油多种污染物一体化检测研究

船用液压油多种污染物一体化检测研究

作者：刘恩辰大连海事大学

学位级别：硕士

随着液压技术的不断进步,液压系统已经广泛应用于船舶工业领域,船舶安全航行离不开液压系统的正常工作。液压油作为液压系统的重要工质,油液品质的好坏直接关系到液压系统的工作状态。对液压油中主要污染物进行在线检测,可以实现机械设... 详细信息

随着液压技术的不断进步,液压系统已经广泛应用于船舶工业领域,船舶安全航行离不开液压系统的正常工作。液压油作为液压系统的重要工质,油液品质的好坏直接关系到液压系统的工作状态。对液压油中主要污染物进行在线检测,可以实现机械设备的故障预防、诊断,从而延长机械设备寿命,节约经济成本。本文将传统电容检测方法、经典电磁学检测方法与微流体芯片技术相结合,进行油液中多种污染物区分检测的基础研究,本文的主要研究内容有:运用有限元分析软件进行微电容传感器性能分析,通过控制变量法分别研究电极半径、流道宽度等几何参数对电容变化量的影响。仿真结果表明,电容变化量随着电极半径的增加首先急剧增加,随后维持在稳定的水平;电容变化量随着流道宽度的增加而不断减小。运用有限元分析软件进行金属磨粒在电感传感器中不同径向位置时的仿真,仿真结果表明,当金属磨粒靠近传感器内壁时,电感变化量最大。通过模塑法制作微流体油液检测芯片,搭建实验检测系统,并进行相应的检测实验,实验结果表明,通过微电容和微电感传感器的组合,可实现油液中水分、空气、铁颗粒、铜颗粒的区分检测。实验结果表明:电容变化量随电极半径的增加而增大,最大增幅可达8.36×10pF;进行电容检测时,信噪比随电压激励频率的不同而不同,当激励电压由1V增大至2V时,信噪比可提升53%;进行电感检测时,当颗粒中心与电感线圈中心的距离由20μm增加至340μm时,电感变化量可增加3.549nH,提高约4.02倍;当检测同一粒径范围内的铁颗粒时,通过减小油样过流速度,电感变化量的最大增幅可达87.5%。本文研究对于便携式油液中多种污染物快速区分检测计数装置的研发具有参考价值。

关键词：船舶液压油微流体检测电容检测电感检测一体化检测

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新型永磁开关磁链电机的无位置传感器控制

新型永磁开关磁链电机的无位置传感器控制

作者：董仕镇浙江大学

学位级别：硕士

永磁开关磁链电机（Permanent Manet Flux-Switching Motors，简称PMFSM）是一种由永磁体产生励磁磁场的双凸极电机，是由开关磁阻电机演变而来的。它的电枢绕组与永磁体都安装在定子上，转子只是由导磁冲片叠装而成，加工非常简单。这... 详细信息

永磁开关磁链电机（Permanent Manet Flux-Switching Motors，简称PMFSM）是一种由永磁体产生励磁磁场的双凸极电机，是由开关磁阻电机演变而来的。它的电枢绕组与永磁体都安装在定子上，转子只是由导磁冲片叠装而成，加工非常简单。这种电机结合了永磁电机和开关磁阻电机的优点，转矩密度大、效率高、鲁棒性强、容错性强，并且在控制方式上与传统无刷直流电机（Brushless DC Motors，简称BLDCM）极为相似。然而，由于永磁体安装在定子上，因此不易在定子上安装价格低廉的霍耳传感器;若在转子上安装霍耳传感器将需要滑环，可靠性低、结构复杂，没有可行性。可以应用光电编码盘来检测转子位置，但价格过于昂贵。因此，无位置传感器控制成为一种经济可行的备选方案。为了验证无位置传感器控制方案的可行性以及PMFSM与传统BLDCM在控制方式上的相似性，本文设计了基于ML4425反电势锁相环法无位置传感器控制专用芯片的通用控制器，并使用该控制器成功运行了一台电动三轮车用的BLDCM和两台新型PMFSM。为了解决在ML4425控制器实验过程中发现的有的电机齿槽转矩过大导致启动困难甚至无法启动的问题，本文使用转子斜槽和优化槽开口宽度的方法分别针对PMFSM和BLDCM的齿槽转矩进行优化设计，在不改变电磁性能的情况下，使电机的齿槽转矩大大减小，并能正常启动。为了能够方便地深入研究，本文在Matlab Simulink平台建立了新型PMFSM的仿真模型，该模型考虑了直流无刷运行时的悬空相电压浮动。在上述仿真平台的基础上，本文提出了一种基于新型PMFSM特殊双凸极结构的适用于零速和低速的无位置传感器控制策略作为反电势法无位置传感器控制的有效补充。

关键词：永磁开关磁链电机有限元 Simulink 齿槽转矩无位置传感器控制转子初始位置检测电感检测