基于各向异性磁电阻的非接触式转轴腐蚀电流检测技术研究

发布时间：2021-11-28 22:59

　　舰船在海洋中航行时船壳会发生电化学腐蚀。采用阴极保护技术可以减小船壳腐蚀,但会产生腐蚀电流,并在舰船周围激发轴频电场。由于电场探测技术的发展和电场引信水雷的存在,轴频电场给舰船安全性带来了威胁。精确检测螺旋桨传动轴腐蚀电流的大小,是研究舰船外部电场和磁场的重要基础。然而传动轴腐蚀电流幅值变化范围大,检测环境复杂,干扰较大,精确测量转轴电流有较大难度。同时,为保证传动轴结构完整,不能使用采样电阻等简单方法进行电流测量。基于此,本文设计了一种非接触式的电流检测系统,具有高稳定性,高精度,抗干扰的特点。通电导线周围会产生环形磁场,通过检测磁场可以间接反映被测电流的大小。作者基于该原理,针对舰船螺旋桨传动轴腐蚀电流检测需求,设计了一个具有差分结构的空间测磁系统,实现在不接触传动轴的条件下间接检测传动轴腐蚀电流。作者选择性能优越、应用广泛的AMR（各向异性磁阻效应）传感器作为本系统的敏感元件。并使用双传感器对被测电流进行检测,通过差分处理后,可以消除环境磁场中对传感器产生的共模干扰。本文首先针对舰船螺旋桨传动轴电流产生的磁场进行了仿真,主要仿真了电流检测系统的可行性,传感器的安装方向,传感器的安... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

外加阴极保护系统电流示意图

绍非接触式电流检测的基本理论、聚磁环原理、各向异并介绍系统的整体设计方案、组成模块、以及信号处理电流检测原理理论，电流可以产生磁场。如图 2-1 所示，在非无限长围会激发环形的磁场，磁场的方向遵循右手螺旋定则。毕奥-萨伐尔定律计算得到：dB = k dzsinθ 2 0/4 ； 0为真空中磁导率；θ为导线与 P 点之间的角度得到 P 点处的磁感应强度为：B = 0 4 0(cos 1cos 2)

一个圆柱形导体，流过导体的电流产生的磁场等效于圆柱流所产生的磁场。所以可以将螺旋桨传动轴等效为一根导线。如距离固定，磁感应强度 B 与电流 I 成线性关系，实现通过磁场来]。原理奥-萨伐尔定律可知，当电流不变时，随着远离导线的距离增加，假设被测导线电流为 100A，转轴半径为 1m，那么根据公式可以可产生的最大磁感应强度，大概为2 × 10 5T，即 0.2Gs，磁场转轴腐蚀电流低于 100A，那么磁信号将会更小，即使将传感器贴到的磁场信号也很微弱，去分辨微弱的电流变化就更加难了。所进行放大。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元的水下航行器腐蚀静电场特性分析[J]. 余定峰,耿攀,徐正喜,陈涛.  船电技术. 2016(06)
[2]基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真[J]. 潘龙,胡佳飞,谢瑞芳,于洋,胡靖华,潘孟春.  舰船科学技术. 2016(03)
[3]舰船轴频电场数据的采集与处理研究[J]. 李松,石敏,杜鑫.  舰船科学技术. 2015(12)
[4]基于半波激励的磁调制传感器设计与验证[J]. 王隆伟,王鲜,冯则坤.  传感技术学报. 2015(10)
[5]基于电流线等效的潜艇磁场估算与仿真[J]. 陈聪,魏勇,姚陆锋,蒋治国,龚沈光.  电子与信息学报. 2015(02)
[6]基于主动式轴接地系统的舰船轴频电场抵消方法[J]. 常明,姜润翔,张伽伟,龚沈光.  海军工程大学学报. 2015(01)
[7]基于小波空域相关的船舶轴频电场检测方法[J]. 贾亦卓,姜润翔,龚沈光.  上海交通大学学报. 2013(07)
[8]基于AR模型参数的船舶轴频电场实时检测方法[J]. 姜润翔,龚沈光.  哈尔滨工程大学学报. 2013(08)
[9]基于小波尺度相关的船舶轴频电场检测方法[J]. 贾亦卓,姜润翔,龚沈光.  华中科技大学学报(自然科学版). 2013(03)
[10]基于MMC212xMG的电流传感器[J]. 熊显名,莫荣军.  仪表技术与传感器. 2012(09)

博士论文
[1]水下船体阴极保护与腐蚀电磁场优化控制研究[D]. 吴建华.大连理工大学 2012
[2]基于霍尔效应和空芯线圈的电流检测新技术[D]. 陈庆.华中科技大学 2008
[3]舰船腐蚀电磁场的测量及防护方法的研究[D]. 赵景波.哈尔滨工程大学 2006

硕士论文
[1]微弱电流检测系统的设计与实现[D]. 佘乾顺.西北师范大学 2009
[2]微电流检测方法的研究[D]. 王卫勋.西安理工大学 2007



本文编号：3525318