基于ANSYS传感器设计目的和意义

一 选择本课题的目的及意义

电缆生产中，电缆偏芯是影响电缆质量的因素之一。产品质量的优劣，直接关系到有关产品的可靠性、设备的安全运行以及整个制造业的兴衰和整个社会生产的正常运行，因而受到了企业生产者和产品使用者的高度重视。电涡流检测是一种行之有效的电磁无损检测方法，是涡流效应的一项重要应用。因此需要采用更为符合其内部实际物理场的数值模拟方法进行分析，以期提高电缆电涡流测量中的磁场及相关参数的计算精度，为以后电缆偏芯仪的进一步研究提供一定的帮助。

本设计通过采用有限元法模拟检测电磁场，采用物理场数值模拟后，用来处理诸如优化特定问题下的电涡流传感器结构、尺寸,材料选用及激励信号频率等问题。进而达到优化设计。



二 本课题研究的背景  

无损检测技术是一门新兴的综合性应用学科，它是在不破坏或不损坏被检测对象的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷，并对缺陷的，类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化作出判断和评价。电涡流检测是一种行之有效的电磁无损检测方法，是涡流效应的一项重要应用。由于这种检测方法能够进行百分之百无损检测，且不需加任何耦合剂，而且检测速度快，所以能够广泛应用于导电材质零件（构件）的检测。近年来，在国内外无损检测工作者不懈的努力下，研制出了具有相当先进水平的管材涡流探伤仪、便携式涡流探伤仪、测厚仪、电磁参数测量和分选仪等。随着计算机技术的发展，应用模糊计算推理和神经网络技术进行各种信号处理与模式识别的研究取得了令人乐观的实际效果，并在场量解析和阻抗显示技术、多频涡流技术、远场涡流技术，深层涡流技术等方面取得了一系列可喜的突破，然而，近几年电涡流测量方法的研究成果更多地偏重于测量系统的研究，而且对涡流检测探头的设计至今仍采用等效磁路、等效电路模型计算同实验相结合的经验设计方法。这种方法对一般测量来讲，可以满足工程要求，但对电线电位电涡流透视探头的设计和数值模拟中的很多问题，如线径大小，线芯类型（实芯、绞线），线芯电导率，磁导率与探头形状的优化匹配等问题，还不能透彻分析。并且采用传统的设计方法对探头形状的优化选择费时费力，甚至还要付出昂贵的经济代价。随着电涡流测量技术的广泛应用，各种特殊用途的新型探测装置不断出现，采用传统的设计方法显得越来越不能满足要求，而需要采用更符合其内部实际物理场数值模拟方法。

三 本文的主要研究内容

  采用有限单元法物理场数值模拟后，电涡流传感器设计中许多等效磁路、等效电路概念所不能解决的问题就可得以解决，而且还可以进一步发展成一种物理场计算机辅助分析手段，用来处理诸如优化特定问题下的电涡流传感器结构、尺寸,材料选用及激励信号频率等问题，进而达到优化设计。