制冷机用差动变压器式位移传感器小型化研究

发布时间：2017-05-30 15:13

  本文关键词：制冷机用差动变压器式位移传感器小型化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：差动变压器式位移传感器(LVDT)具有众多优点,因此在小型低温制冷机系统活塞位移的测量中有较多的应用。随着对制冷机体积小型化的要求以及对控制系统要求的提高,针对不同的制冷机研制体积小、测量准确的LVDT越来越重要。计算机辅助设计技术已经十分成熟,有限元仿真软件现已用于各领域的研究设计阶段。本研究的主要目的是利用电磁有限元仿真软件对LVDT进行深入研究,研究影响LVDT的性能的因素,将仿真结果用于LVDT的优化和设计中去,针对不同需求,快速设计出合适的LVDT,最终实现LVDT的小型化。本文首先根据LVDT的等效电路分析了其工作原理,从线圈互感的角度给出了LVDT输出电压与激励参数之间的关系。基于电磁场相关知识,利用安培环路定理对LVDT的磁场分布和磁路进行分析,最终推导出二段式和三段式LVDT输出电压的数学表达式,给出了次级线圈感应电压与各部分尺寸之间的关系。简单讨论了LVDT的一般特性和设计方法。研究中利用电磁有限元仿真软件,结合LVDT的特点,介绍了LVDT的仿真建模的设置步骤,查看了磁力线的分布及次级线圈感应电压曲线,对理论分析进行了一定的验证。对现用三段式LVDT进行了静态特性实验以及对应的仿真分析。利用仿真模型分析了各参数对性能的影响,优化了二段式LVDT的初步设计参数,加工了二段式LVDT,对样品进行了实验,分析了实验结果与仿真结果偏差的原因。根据实验结果再次进行优化,并改进了骨架结构。样品的实验结果与仿真计算存在一定的偏差,偏差主要由加工工艺不足所产生。考虑到各种因素的影响,在一定程度上仿真结果可以反映实际产品性能,证明了利用仿真辅助设计的可行性,可将该仿真模型及方法用于差动变压的研究和设计当中。本文成果对LVDT的优化和设计有重要指导意义。
【关键词】：差动变压器式位移传感器 有限元仿真 设计方法 实验 小型化
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 LVDT的研究历史及现状11-14
• 1.2.1 国内研究现状12-14
• 1.2.2 国外研究现状14
• 1.3 本文主要工作14-16
• 2 LVDT的工作原理16-32
• 2.1 LVDT的等效电路16-18
• 2.2 磁场分析18-28
• 2.2.1 螺线管内部磁场分布18-21
• 2.2.2 利用磁路理论对LVDT的分析21-28
• 2.3 AD598芯片原理及使用方法28-31
• 2.4 总结31-32
• 3 LVDT设计方法32-41
• 3.1 LVDT的一般特性32-35
• 3.1.1 静态特性32-35
• 3.1.2 动态特性35
• 3.2 LVDT设计方法的讨论35-40
• 3.3 总结40-41
• 4 现用三段式LVDT仿真与验证41-58
• 4.1 Maxwell仿真设置内容简单介绍41-44
• 4.2 静磁场分析44-50
• 4.3 瞬态场分析50-54
• 4.4 实验验证54-57
• 4.4.1 实验系统介绍54-56
• 4.4.2 实验及对应的仿真内容56-57
• 4.5 总结57-58
• 5 小型化二段式LVDT仿真设计与实验58-72
• 5.1 初步参数设计58-60
• 5.2 仿真模型的参数化研究60-68
• 5.3 实验验证68-71
• 5.4 总结71-72
• 6 总结与展望72-73
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：407406