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原文传递一种花萼状平面涡流传感器的优化方法

专利名称：	一种花萼状平面涡流传感器的优化方法
摘要：	本发明提供一种花萼状平面涡流传感器的优化方法，根据差动激励的原理令目标函数为零，从而得到激励线圈各导线圆环的激励电流之间的比例关系，再根据欧姆定律得到各导线圆环所采用导线的宽度与其直径的商的比例关系；由于本发明中绕制激励线圈各导线圆环的尺寸是基于差动激励原理确定的，则激励线圈各导线圆环对信号拾取线圈提供的磁通量大小相同，能够相互抵消，也就是说，本发明得到的激励线圈各导线圆环的尺寸必然能够达到差动激励的目的，从而提高花萼状平面涡流传感器检测疲劳裂纹的灵敏度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	甘肃;62
申请人：	兰州理工大学
发明人：	陈国龙;宋致博;王慷;靳伍银;李建华;曹政
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910612723.X
公开号：	CN110346447A
代理机构：	北京理工大学专利中心
代理人：	李微微;刘西云
分类号：	G01N27/90(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	730050 甘肃省兰州市七里河区兰工坪路287号
主权项：	1.一种花萼状平面涡流传感器的优化方法，所述花萼状平面涡流传感器包括激励线圈和信号拾取线圈，其中，所述激励线圈由至少三个相互并联且同心的导线圆环构成，所述信号拾取线圈由至少两个同心的结构件组成，其中，所述结构件由两个相互串联且同心的导线圆环构成，且结构件的个数比激励线圈的导线圆环的个数少一个，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤： S1：分别获取各结构件内外导线圆环拾取激励线圈产生的磁场后得到的感应电压，然后得到同属一个结构件的内外导线圆环之间的感应电压差，并将各感应电压差的平方和的最小值作为目标函数f； S2：假设激励线圈中各导线圆环中通入的激励电流分别为In，得到各结构件内外导线圆环对应的感应电压与激励电流In之间的映射关系，其中，n＝1，2，...，N，N为同心圆的个数； S3：通过仿真软件comsol得到所述映射关系中未知系数的数值； S4：将未知系数的数值代入所述映射关系，得到系数已知的各感应电压的表达式； S5：将系数已知的各感应电压的表达式代入所述目标函数中，并根据差动激励原理令目标函数f＝0，得到激励电流In之间的比例关系； S6：基于欧姆定律，根据激励电流In之间的比例关系得到激励线圈中各导线圆环所采用导线的宽度与其直径的商的比例关系，从而确定绕制激励线圈各导线圆环的尺寸。 2.如权利要求1所述的一种花萼状平面涡流传感器的优化方法，其特征在于，所述激励线圈包括三个导线圆环，且三个导线圆环之间的间距相等，所述信号拾取线圈包括两个结构件，且各结构件的内外导线圆环之间的间距相等，激励线圈与信号拾取线圈的中心重合，各结构件的内外导线圆环之间的间距小于激励线圈各导线圆环之间的间距，且两者差值小于设定值。 3.如权利要求2所述的一种花萼状平面涡流传感器的优化方法，其特征在于，目标函数f具体为： min：f＝(VP1-VP23)2+(VP23-VP4)2 其中，VP1为外部结构件的外导线圆环拾取激励线圈产生的磁场后得到的感应电压，VP23为外部结构件的内导线圆环或内部结构件的外导线圆环拾取激励线圈产生的磁场后得到的感应电压，VP4为内部结构件的内导线圆环拾取激励线圈产生的磁场后得到的感应电压，min为取最小值。 4.如权利要求3所述的一种花萼状平面涡流传感器的优化方法，其特征在于，假设激励线圈由内到外的三层导线圆环中通入的激励电流分别为I1、I2、I3，则激励电流与感应电压之间满足的映射关系如下：其中，a11～a13分别为感应电压VP1与激励电流I1、I2、I3之间的未知系数，a21～a23分别为感应电压VP23与激励电流I1、I2、I3之间的未知系数，a31～a33分别为感应电压VP4与激励电流I1、I2、I3之间的未知系数。 5.如权利要求4所述的一种花萼状平面涡流传感器的优化方法，其特征在于，所述激励线圈中各导线圆环所采用导线的宽度与其直径的商的比例关系的具体获取方法为：根据欧姆定律V＝ρLnIn/Sn得到In∝Sn/Ln，其中，V为通入激励线圈各导线圆环的电压，ρ为激励线圈各导线圆环的电导率，Ln为激励线圈各导线圆环的周长，Sn为绕制激励线圈各导线圆环的导线截面积；根据In∝Sn/Ln得到I1∶I2∶I3＝d1/R1∶d2/R2∶d3/R3，从而确定绕制激励线圈各导线圆环的尺寸，其中，d1、d2、d3分别为由内到外的导线圆环所采用导线的宽度、R1、R2、R3分别为由内到外的导线圆环的直径。
所属类别：	发明专利