基于闭合式圆形线圈系统金属探测仪传感器的研究

发布时间：2017-04-08 20:13

  本文关键词：基于闭合式圆形线圈系统金属探测仪传感器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代工业的发展,以及科学技术的进步,信息化和自动化已经渗透到工业、医疗和日常生活中的诸多领域。在日常生活中,食品和药品的安全监测越来越被重视,若有金属混入食品和医药内,将会给消费者造成一定的身体伤害；而在工业生产线中,若在需要加工的一些材料中混有金属,将会对工业仪器造成损伤,从而带来不必要的经济损失。为解决上述问题,需要在食品安全监测以及工业生产线上引入金属探测仪。金属探测仪是利用电磁感应原理来探测金属的设备,基于圆形线圈的电磁感应传感器是最常用的一种传感器,这种电磁感应传感器是通过互感的变化实现测量的一种装置。本文基于闭合式圆形平衡线圈模型,设计了一种针对生产流水线的金属探测传感器,该传感器能够有效完成对金属杂质的检测,从而保障安全生产的有序进行,本文的主要工作和研究内容如下：1、任意两非共轴圆形线圈之间互感的分析。通过矢量磁位,详细推导出非共轴圆形线圈之间的互感公式：Kim修正公式,指出了Kim公式错误的原因,并通过仿真与Neumann积分公式的计算结果对比,表明Kim修正公式的正确性,同时也证明了Kim修正公式的计算效率远大于Neumann积分公式的计算效率。2、闭合式圆形平衡线圈传感器特性分析。基于闭合式圆形平衡线圈系统金属探测仪传感器的数学模型,分析了激励线圈在空间中的磁场分布,研究了无金属和有金属进入该系统下感应电动势的变化规律。3、闭合式圆形平衡线圈传感器的优化设计。通过分析金属的位置,激励信号的频率以及不同金属材料对传感器的输出信号的影响,确定了传送带的最佳位置以及传感器的最佳物理模型。仿真结果表明：基于闭合式圆形平衡线圈的电磁感应传感器,能够有效地对金属进行探测和识别,该传感器达到了预期目标,为提高金属探测仪的探测精度和稳定性提供了理论依据。
【关键词】：金属探测仪 传感器 闭合式圆形线圈 互感 感应电动势
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 研究现状8-10
• 1.2.1 金属探测仪的研究现状8-10
• 1.2.2 互感的研究现状10
• 1.3 发展趋势10-11
• 1.4 论文内容和结构11
• 1.5 本章小结11-12
• 第二章 金属探测基本理论与电路模型12-21
• 2.1 基本理论12-15
• 2.1.1 法拉第电磁感应定律12
• 2.1.2 互感原理12-13
• 2.1.3 涡流原理13-15
• 2.2 金属探测仪的监测电路15-18
• 2.3 平衡差动式金属探测仪18-20
• 2.3.1 工作原理说明18-20
• 2.3.2 分析的基本步骤20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 圆形线圈的互感计算21-32
• 3.1 共轴圆形线圈之间的互感21-22
• 3.2 非共轴圆形线圈之间的互感22-28
• 3.2.1 Neumann积分公式23
• 3.2.2 Grover公式23-24
• 3.2.3 Kim公式24
• 3.2.4 Kim修正公式24-28
• 3.3 有厚度的非共轴圆形线圈之间的互感28-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 闭合式圆形线圈模型分析32-37
• 4.1 传感器的物理模型32
• 4.2 激励线圈的磁场分布32-34
• 4.3 激励线圈对接收线圈产生的感应电动势34-35
• 4.4 金属产生的涡流35
• 4.5 接收线圈附加感应电动势35-36
• 4.6 本章小结36-37
• 第五章 仿真结果与分析37-55
• 5.1 非共轴圆形线圈的互感37-43
• 5.1.1 Kim修正公式的验证37-41
• 5.1.2 不同参数对互感的影响41-43
• 5.2 圆形闭合式线圈模型下感应电动势特性的研究43-50
• 5.2.1 接收线圈差分感应电动势的分布43-45
• 5.2.2 被测金属偏离中心轴线距离对电动势的影响45-46
• 5.2.3 激励信号频率对电动势的影响46-47
• 5.2.4 不同金属材料对电动势的影响47-50
• 5.3 感应线圈输出累加感应电动势的研究50-53
• 5.4 本章小结53-55
• 第六章 总结和展望55-57
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60

【参考文献】

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1 罗W，

本文编号：293603