AD620永磁式电磁感应传感器设计+骨架结构图(3)
时间:2017-03-31 21:24 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
由以上公式可知，生成的感应电动势为一方波，但由于子弹的形状和磁场分布的不均匀以及电路的作用，生成的信号是一类似于正弦波的波形信号。 整个传感器主要由线圈和放大电路组成。放大电路将在后面详细讲述。线圈部分主要由骨架、线圈和永久磁铁组成。 2.1 线圈骨架设计 骨架材料需要采用稳定性好，线膨胀系数小的非铁磁性材料[4]。硬质塑料无论在温度和应力等稳定性方面，还是在线膨胀系数等方面都是较好的，用它作为骨架的材料可以满足传感器的要求。 由于线圈是绕在骨架上的，故骨架的尺寸将确定绕组的大小。由于小的骨架容易被子弹击中，故需要选择较大的直径；然而，当弹丸的飞行速度和磁场强度一定时，源信号e与线圈靶靶面积成反比关系，线圈靶面积越大，源信号e的值越小。这一规律与测速中希望靶面大，信号强的意愿是矛盾的。由此在线圈靶的使用中一般采取折中的解决办法，即根据弹径的大小选择线圈靶的线度尺寸[5]。根据线圈靶尺寸参考表选择参考表，在此选择骨架为圆形，其内径为300mm。其设计示意图2.3所示： 图2.3 线圈靶骨架示意图 2.2 线圈选择 线圈是感应磁场变化的部分，其参数主要包括：电阻、电感和分布电容。影响线圈参数是线圈本身的外形、尺寸、线圈材料、线与线之间的介电常数等。 线圈的电阻由线圈的材料、线径、线圈的大小以及圈数决定。在此的导线材料应该具有电阻率较低、有足够的机械强度、容易进行各种形式的机械加工，同时价格较为便宜。常用的导线有铜线和铝线，但铜线相对于铝线具有较好的导电性，导热性也较好，机械性能较高，易于线圈的绕制。同时铜导线的电阻率比铝导线小，而且当湿度有较大变化时，铜导线比铝导线更加容易适应。此外，如果用较小线径的导线做感应线圈，那么线圈的总电阻就会很大，如果为了减小电阻而应用较大线径的导线，就会使线圈变得很大，很重。故在线径上应当选择电阻和与重量较为匀称的配合[6]。 电感值是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与产生此磁通的电流之比。电感除了受线圈尺寸的影响之外还与线圈匝数的平方成正比。 线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底板间存在的电容被称为分布电容。线圈的谐振频率为 ，因而为了得到较高的谐振频率，线圈的分布电容应该越小越好。实际中线圈的电容值是很难预测的，因为它不仅与线径和导线上绝缘层的性质有关，而且还与线圈匝的排列次序有关。 线圈部分是一个振荡电路，其等效电路如图2.4所示[7]。因此整个传感器等效为电感L、内阻R、分布电容 C 、感应电压源e(t)及匹配电阻 和放大电路所组成的电路，如图2.5所示[8]。线圈的输出并非是线圈上的感应电动势 e (t)，而是线圈分布电容两端电位。 (责任编辑：qin) |