励磁装置磁化效果的有限元仿真与相关实验.pdf

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1、2010年第29卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)93励磁装置磁化效果的有限元仿真与相关实验赵辉，柴秀丽，中石磊，赵建军(1．河南大学计算中心。河南开封475001；2．河南大学先进控制与智能信息处理研究所。河南开封475001；3．河南大学计算机与信息工程学院。河南开封475001)摘要：针对一种永磁多回路励磁装置，采用有限元分析工具对励磁装置2个主要尺寸变化时，棒状铁磁构件的内部和表面2mm位置的磁场分布进行了数值计算，分析了励磁装置的磁化效果，对励磁装置结构进行了设计。实验中，采用高灵敏的巨磁阻传感器对尺寸变

2、化时励磁装置的磁化效果进行了检测，有限元分析结果与实验结果定性符合，研究结果有助于励磁装置的进一步优化设计。关键词：励磁装置；有限元仿真；巨磁阻传感器中图分类号：TH702文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)04-0093-03⋯●l』●l■llJl■』n。lmteelementSImUlan0nannreIateaexoerlmentS0Iexcitati0nef!1．ect0ftheexcitati0ndeviceZHAOHui，CHAIXiu—li，SHENShi．1ei，ZHAOJian-jun。'。(1．ComputerCenter，HenanUni

3、versity，Kaifeng475001，China；2．InstituteofAdvancedControlandIntelligentInformationProcessing，HenanUniversity，Kaifeng475001，China；3．CollegeofComputerandInformationEngineering，HenanUniversity，Kaifeng475001，China)Abstract：Foratypeofpermanentmagnetmuhiloopexcitationdevices，themagneticfielddistrib

4、utionoftheinnerand2mmabovethesurfaceoftheferromagneticbarwasnumericallycalculatedandanalyzedbyFESwhiletwoimportantsizesisvarying，themagnetizationeffectoftheexcitationdevicewasanalyzed，andthestructureoftheexcitationdevicewasdesigned．Intheexperiments，highsensitivegiantmagneticresistive(GMR)sen

5、sorwasemployedtodetectwhilethemagnetizationeffectoftheexcitationdevicethetwoparametersischanging．Theexperimentalresultsarequalitativelyinagreementwiththesimulation．Theresearchresultscanhelptofurtheroptimizethedesignoftheexcitationdevice．Keywords：excitationdevice；finiteelementsimulation(FES)；

6、giantmagneticresistive(GMR)sensor0引言优势。本文以钢缆为例，对其缺陷检测装置中励磁装置的电磁无损检测方法广泛用于铁磁构件的检测中，漏磁结构进行有限元分析设计，并做了相关实验。检测是其中的一种。采用该方法的漏磁检测装置主要包括1励磁装置结构设计励磁装置和检测装置两部分，励磁装置的设计对于缺陷的为确保钢缆缺陷漏磁场能够被准确、稳定、可靠地检测精确检测和识别是很重要的⋯。永磁磁化是在线磁性检出来，励磁磁路的设计必须保证：1)将钢缆磁化到饱和状测设备中磁化被测构件的优选方式，多励磁回路不仅能态；2)保证磁化场在钢缆横截面内均匀一致；3)两永久磁铁之间中

7、部沿钢缆轴向形成一段均匀的磁场区。同时，够产生很强的磁化场，且在钢缆等铁磁构件横截面中的磁场保持均匀一致，因此得到广泛采用。对于励磁装置结励磁装置应具有最低的成本、最小的体积、最轻的重量和最构设计问题，传统的计算方法计算精度和效率并不理想，实优的性能。验法则耗费大量资金和时间。计算机有限元仿真作为现代为便于建模求解，对励磁装置的结构进行简化，简化后一种重要的科研手段，在工程设计和开发中的各个阶段都的结构如图1。图中，励磁装置包括衔铁和永久磁铁两部有着极其独特的重要作用，具有其他手段无法比拟的