目前,四探針法是檢測ITO薄膜電導率的常用方法,但其測量薄膜時,對薄膜有不可逆的破壞性。非接觸渦流電導率檢測方法是更好的選擇,其中高靈敏渦流檢測線圈的設計至關重要。為此,本文利用Maxwell有限元軟件,通過構建不同參數(shù)的帶磁罐的線圈模型,采用分析探頭線圈的實部電壓響應曲線的方法,開展渦流檢測傳感器探頭線圈的仿真分析、優(yōu)化設計工作,并采用實驗法對其進行驗證。主要的研究工作和結論如下:（1）完成了線圈結構參數(shù)的分析與優(yōu)化設計。在仿真分析線圈結構、被測物尺寸、檢測距離、頻率等因素對線圈的磁場分布、響應曲線及品質(zhì)因數(shù)影響的基礎上,完成了線圈的優(yōu)化設計工作。研究結果表明:線圈激勵頻率為300kHz時,平面線圈匝數(shù)為20匝,線徑為0.3mm,檢測距離為1mm時的電壓響應曲線線性度最優(yōu),相比優(yōu)化前的線圈品質(zhì)因數(shù)提高了5%;螺旋線圈層數(shù)為3層,每層8匝,線徑為0.2mm,檢測距離為1.5mm時的電壓響應曲線線性度最優(yōu),相比優(yōu)化前的線圈品質(zhì)因數(shù)提高了85%。（2）開展了磁罐尺寸、電導率、磁導率對線圈阻抗和響應靈敏度影響的研究。仿真結果表明:線圈激勵頻率為300kHz時,增加磁路的寬度和減小磁路的長度均... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 渦流技術的研究進展
        1.2.1 國外研究進展
        1.2.2 國內(nèi)研究進展
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容和結構
2 渦流檢測基本原理
    2.1 渦流檢測的基本概念和原理
        2.1.1 渦流檢測原理
        2.1.2 渦流檢測等效電路
        2.1.3 趨膚效應和趨膚深度
        2.1.4 渦流強度和激勵頻率的關系
        2.1.5 渦流強度和檢測距離的關系
    2.2 二維電磁場基本理論
        2.2.1 麥克斯韋方程組
        2.2.2 位函數(shù)的引入
        2.2.3 電磁場中的邊界條件
    2.3 本章小結
3 渦流傳感器探頭線圈的優(yōu)化設計
    3.1 探頭線圈有限元建模及分析
        3.1.1 電磁場有限元仿真軟件
        3.1.2 有限元算法
        3.1.3 建模和仿真方法
        3.1.4 電磁場后處理
    3.2 平面繞法的探頭線圈優(yōu)化設計
        3.2.1 激勵頻率的確定
        3.2.2 線圈匝數(shù)的確定
        3.2.3 線圈線徑的確定
    3.3 螺旋繞法的探頭線圈優(yōu)化設計
        3.3.1 激勵頻率的確定
        3.3.2 線圈高度和層數(shù)的確定
        3.3.3 線圈線徑的確定
    3.4 線圈繞法對檢測結果的影響
        3.4.1 磁感應強度和電場分布
        3.4.2 不同電導率下的電壓響應
        3.4.3 被測物尺寸對電壓響應的影響
        3.4.4 檢測距離對檢測結果的影響
    3.5 本章小結
4 磁罐對渦流探頭性能的影響
    4.1 鐵氧體材料
    4.2 磁罐尺寸的分析
        4.2.1 磁罐尺寸對線圈阻抗的影響
        4.2.2 磁罐尺寸對線圈電壓的影響
    4.3 磁罐電導率的分析
        4.3.1 磁罐電導率對線圈阻抗的影響
        4.3.2 磁罐電導率對線圈電壓的影響
        4.3.3 磁罐電導率對磁罐損耗的影響
    4.4 磁罐磁導率的分析
        4.4.1 磁罐磁導率對線圈阻抗的影響
        4.4.2 磁罐磁導率對線圈電壓的影響
    4.5 本章小結
5 渦流探頭的實驗驗證
    5.1 探頭線圈Q值測量
        5.1.1 頻率對線圈Q值的影響
        5.1.2 匝數(shù)對線圈Q值的影響
        5.1.3 線徑對線圈Q值的影響
        5.1.4 磁罐磁導率對線圈Q值的影響
    5.2 探頭線圈的性能測試
        5.2.1 檢測裝置
        5.2.2 標準ITO樣塊
        5.2.3 測試傳感器電路
    5.3 本章小結
6 總結與展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]亞納米精度電渦流傳感器的理論和設計研究[D]. 王洪波.中國科學技術大學 2015

碩士論文
[1]環(huán)形結構渦流傳感器的研制[D]. 孫凱.合肥工業(yè)大學 2010
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[3]半導體電阻率渦流檢測智能儀器的設計與實現(xiàn)[D]. 梁容海.西安理工大學 2009
[4]電渦流傳感器的電磁場仿真分析[D]. 于亞婷.電子科技大學 2005
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本文編號：3207465