在余弦定向線圈110中,環(huán)路120的一半被覆蓋,導(dǎo)致va=-1/2,并且環(huán)路122的一半被覆蓋,導(dǎo)致vb=1/2。因此,由va+vb給出的vcos為0。類似地,圖2c示出金屬目標(biāo)124相對于正弦定向線圈112和余弦定向線圈110處于180°位置。因此,正弦定向線圈112中的環(huán)路116和環(huán)路118的一半被金屬目標(biāo)124覆蓋,而余弦定向環(huán)路110中的環(huán)路122被金屬目標(biāo)124覆蓋。因此va=-1、vb=0、vc=1/2、vd=-1/2、以及ve=0。結(jié)果,vsin=0且vcos=-1。圖2d示出vcos和vsin相對于具有圖2a、圖2b和圖2c中提供的線圈拓?fù)涞慕饘倌繕?biāo)124的角位置的曲線圖。如圖2d所示,可以通過處理vcos和vsin的值來確定角位置。如圖所示,通過從定義的初始位置到定義的結(jié)束位置對目標(biāo)進(jìn)行掃描,將在的輸出中生成圖2d中所示的正弦(vsin)和余弦(vcos)電壓。金屬目標(biāo)124相對于接收線圈104的角位置可以根據(jù)來自正弦定向線圈112的vsin和余弦定向線圈110的vcos的值來確定,如圖2e所示。外殼傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。管道傳感器線圈**知識
圖10f示出正在算法704中進(jìn)行仿真的位置定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的接收器線圈1028和接收器線圈1026上方的金屬目標(biāo)1204的定位。為了討論的目的,圖10f示出圖8a和圖8b所示的線圈設(shè)計(jì)800的示例,其中接收器線圈1028和接收器線圈1026分別與接收器線圈804和接收器線圈806的跡線的一維近似相對應(yīng)。為了簡化圖示,在圖10f中未示出發(fā)射線圈802,但是發(fā)射線圈802的跡線也通過一維導(dǎo)線跡線近似。在仿真了來自位置定位系統(tǒng)800的目標(biāo)線圈802的電磁場之后,然后在圖10a所示的算法704的示例的步驟1008中,仿真金屬目標(biāo)1024的渦電流,并且確定從那些渦電流產(chǎn)生的電磁場。在一些實(shí)施例中,金屬目標(biāo)1024中的感應(yīng)渦電流是通過原始邊界積分公式來計(jì)算的。金屬目標(biāo)1024通??梢员唤楸〗饘倨?。通常,金屬目標(biāo)1024很薄,為35μm至70μm,而橫向尺寸通常以毫米進(jìn)行測量。如上文關(guān)于導(dǎo)線跡線所討論的,當(dāng)導(dǎo)體具有小于在特定工作頻率下磁場的穿透深度的大約兩倍的厚度時(shí),感應(yīng)電流密度在整個(gè)層厚度上基本上是均勻的。因此,可以將金屬目標(biāo)1024的細(xì)導(dǎo)體建模為感應(yīng)渦電流與該表面相切的表面。如果不是這種情況。河南傳感器線圈種類傳感器線圈的連接方式應(yīng)確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)塊狀導(dǎo)體置于交變磁場或在固定磁場中運(yùn)動時(shí),導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合,稱為渦流。電渦流式傳感器,將位移、厚度、材料損傷等非電量轉(zhuǎn)換為電阻抗的變化(或電感、Q值的變化),從而進(jìn)行非電量的測量。一、工作原理電渦流式傳感器由傳感器激勵線圈和被測金屬體組成。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)傳感器激勵線圈中通過以正弦交變電流時(shí),線圈周圍將產(chǎn)生正選交變磁場,是位于蓋磁場中的金屬導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流,該感應(yīng)電流又產(chǎn)生新的交變磁場。新的交變磁場阻礙原磁場的變化,使得傳感器線圈的等效阻抗發(fā)生變化。傳感器線圈受電渦流影響時(shí)的等效阻抗Z為式中,ρ為被測體的電阻率;μ為被測體的磁導(dǎo)率;r為線圈與被測體的尺寸因子;f為線圈中激磁電流的頻率;x為線圈與導(dǎo)體間的距離。由此可見,線圈阻抗的變化完全取決于被測金屬的電渦流效應(yīng),分別與以上因素有關(guān)。如果只改變式中的一個(gè)參數(shù),保持其他參數(shù)不變,傳感器線圈的阻抗Z就只與該參數(shù)有關(guān),如果測出傳感器線圈阻抗的變化,就可以確定該參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,通常是改變線圈與導(dǎo)體間的距離x,而保持其他參數(shù)不變,來實(shí)現(xiàn)位移和距離測量。二、等效電路討論電渦流式傳感器時(shí)。
電渦流測量原理是一種非接觸式測量原理。這種類型的傳感器特別適合測量快速的位移變化,且無需在被測物體上施加外力。而非接觸測量對于被測表面不允許接觸的情況,或者需要傳感器有超長壽命的應(yīng)用領(lǐng)用意義重大。嚴(yán)格來講,電渦流測量原理應(yīng)該屬于一種電感式測量原理。電渦流效應(yīng)源自振蕩電路的能量。而電渦流需要在可導(dǎo)電的材料內(nèi)才可以形成。給傳感器探頭內(nèi)線圈提供一個(gè)交變電流,可以在傳感器線圈周圍形成一個(gè)磁場。如果將一個(gè)導(dǎo)體放入這個(gè)磁場,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體內(nèi)會激發(fā)出電渦流。根據(jù)楞茲定律,電渦流的磁場方向與線圈磁場正好相反,而這將改變探頭內(nèi)線圈的阻抗值。而這個(gè)阻抗值的變化與線圈到被測物體之間的距離直接相關(guān)。傳感器探頭連接到控制器后,控制器可以從傳感器探頭內(nèi)獲得電壓值的變化量,并以此為依據(jù),計(jì)算出對應(yīng)的距離值。電渦流測量原理可以運(yùn)用于所有導(dǎo)電材料。由于電渦流可以穿透絕緣體,即使表面覆蓋有絕緣體的金屬材料,也可以作為電渦流傳感器的被測物體。獨(dú)特的圈式繞組設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)傳感器外形緊湊的同時(shí),可以滿足其運(yùn)轉(zhuǎn)于高溫測量環(huán)境的要求。所有德國米銥的電渦流傳感器都可以承受有灰塵,潮濕,油污和壓力的測量環(huán)境。盡管如此。傳感器線圈報(bào)價(jià),無錫東英電子有限公司。
則算法700進(jìn)行到步驟712。在步驟712中,根據(jù)來自步驟704的仿真結(jié)果和步驟706中的比較來調(diào)整pcb上的線圈的設(shè)計(jì),以提高終設(shè)計(jì)的線圈設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在一些實(shí)施例中,發(fā)射器線圈設(shè)計(jì)保持固定,作為步驟702中的輸入,并且調(diào)整接收器線圈設(shè)計(jì)和布局以提高準(zhǔn)確性。在一些實(shí)施例中,還可以調(diào)整發(fā)射器線圈以提高準(zhǔn)確性。圖7a中所示的算法700得到線圈設(shè)計(jì),該線圈設(shè)計(jì)用于印刷在具有在步驟702中出現(xiàn)的規(guī)范輸入期間所指定的仿真準(zhǔn)確性的印刷電路板上。圖7b示出用于驗(yàn)證線圈設(shè)計(jì)的算法720,該線圈設(shè)計(jì)可以是由圖7a中的算法700產(chǎn)生的線圈設(shè)計(jì)。如圖7b所示,在步驟722中輸入線圈設(shè)計(jì)。線圈設(shè)計(jì)可以是較舊的傳統(tǒng)設(shè)計(jì),可以是新設(shè)計(jì),或者可以是由如圖7a所示的算法700產(chǎn)生的。在步驟724,對線圈設(shè)計(jì)執(zhí)行仿真。在線圈設(shè)計(jì)輸入是由算法700產(chǎn)生的一些情況下,該仿真已在算法700的步驟704中執(zhí)行。否則,執(zhí)行類似的仿真。在步驟726中,在印刷電路板上物理地產(chǎn)生線圈設(shè)計(jì)。在步驟728中,例如利用如圖4a和圖4b所示的定位系統(tǒng)400來測量物理地產(chǎn)生的線圈設(shè)計(jì)響應(yīng)。在步驟730中,將來自物理地產(chǎn)生的線圈設(shè)計(jì)的測量結(jié)果與來自線圈設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果進(jìn)行比較。然后。傳感器線圈的線圈連接方式需確保信號的準(zhǔn)確傳輸。四川工程傳感器線圈
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仿真可以輸入pcb跡線的幾何形狀、金屬目標(biāo)的幾何形狀、氣隙、金屬目標(biāo)在由跡線形成的線圈上的平移/旋轉(zhuǎn)、以及另外的固定導(dǎo)體,其例如可用于仿真pct或傳感器附近的其他導(dǎo)體的接地層。仿真可以輸出線圈上方的金屬目標(biāo)的一系列位置處來自接收器線圈的仿真電壓。在一些實(shí)施例中,在本申請中也可以使用有限元方法(fem)或類似方法。然而,在一些情況下,執(zhí)行這些仿真可能需要大量的計(jì)算時(shí)間。可以預(yù)期,相對于上述bim方法,每個(gè)傳感器目標(biāo)位置的計(jì)算可能使用兩個(gè)或更多個(gè)數(shù)量級的計(jì)算時(shí)間。此外,可能需要針對每個(gè)目標(biāo)位置從頭開始重建計(jì)算域的網(wǎng)格。而且,由于長而細(xì)的導(dǎo)體需要大量的網(wǎng)格元素來獲得精確的解,因此這些技術(shù)的準(zhǔn)確性可能受限。這些計(jì)算也可能受到存儲器和計(jì)算時(shí)間資源的限制。圖10a示出算法700的仿真步驟704的示例。實(shí)際上,如圖7a的示例中所示的算法700基本上補(bǔ)償了上述的非理想性,并因此產(chǎn)生與提供精確的位置定位系統(tǒng)的問題的物理學(xué)相容的佳的可能的解。為此,開發(fā)了位置定位系統(tǒng)的一種真實(shí)高效的數(shù)值模型。如下面更詳細(xì)地討論的,在一些實(shí)施例中,形成發(fā)射線圈、接收器線圈和連接線的跡線用一維金屬導(dǎo)線表示。一些實(shí)施例可以使用更精細(xì)的仿真算法。管道傳感器線圈**知識