电磁感应的优点范文1
【关键词】巨磁阻抗效应；弱电流传感器；新型非晶磁芯；非接触式
中图分类号：C93文献标识码： A
弱电流传感器在很多领域中有比较普遍的运用，随着这些行业的不断进步，对传感器的准确度的要求也越来越高，比如在电机调速，绝缘在线检测等仪器中，对传感器的灵敏度，抗干扰能力，分辨力有了更高的要求。为了迎合需求，人们对某些新材料，常规能源又有了更多的探索。近年来，迎合市场的需求磁电方面的研究也逐渐火热起来，经过许多仁人志士的探索研究，在非晶，纳米晶材料等的基础上，人们发现了巨磁阻抗效应，这就为新型非晶磁芯巨磁阻抗效应弱电流传感器的研制奠定了基础。
1.巨磁阻抗效应原理的相关知识及其优点
外加磁场的改变可以显著影响软磁合金材料的交流阻抗的现象成为巨磁阻抗效应(giant magneto-impedance, GMI)。具体点说，巨磁阻抗效应就是高频电流引发的趋肤效应。这种现象是kmh等人在一次偶然的实验中发现的。经过多次的实验，发现巨磁阻抗效应在室温的条件下对弱磁场非常的灵敏，具有灵敏度高，线性高，无磁滞现象等优点。具备这样的优势，巨磁阻抗效应的应用有远大的前景，所以引起了各国的学者广泛关注，并积极做了诸多研究。
比如有学者做过比较，在室温的条件下做实验，得出巨磁阻抗效应对弱磁场的灵敏度比巨磁电阻对弱磁场的灵敏度多了一个数量级以及磁通门传感器效率更好的结论。除此之外，可得知，巨磁阻抗效应结构比较简单，工作效率好，温度稳定性也较高，有这很多传感器都无法超越的优越性。当下，由于很多新型复合材料都可见巨磁阻抗效应，所以对其的深入研究也正在进行中。
2.巨磁阻抗效应的基本特征和敏感原件制备
2.1巨磁阻抗效应的显著优势
和其他事物一样，巨磁阻抗效应也有物极必反的道理。在弱磁场的条件下，软磁材料在高频电流作用下，与阻抗磁场呈正相关关系，非线性误差比较小，弱磁场灵敏度较高。然而在高磁场的前提下，阻抗与磁场有着负相关的关系，也就是阻抗会随着磁场的增大而逐渐减小。除此之外，热处理感生磁各向异性场有利于加强此种效应。除此之外，与其他磁效应相比较，利用巨磁阻抗效应制成的传感器其装置简单，但是对速度和频率不敏感。而且这种效应广泛应用于制造磁记录磁头，磁盘检测器，和磁膜储存器的读出器等等，应用十分广泛。
2.2非晶磁芯的相关知识
非晶磁芯是非晶材料加工而来的磁性元件，根据材料的形状可以分为带材型磁芯和粉末性磁芯，笔者主要论述的是经过卷曲后的环形磁芯。非晶磁芯饱和磁密比较高，但是会随着频率升高，磁导率会急速下降，一般用于普通的频带。在实验室当中，经常使用非晶薄带制成敏感原件，具有低耗能，高精度，好灵敏度的特点。其中电流，温度都比较低，电阻率也较小。在具体制备过程当中，非晶薄带要等厚约5cm，沿着规定的方向截取长宽。然后再卷成环形的磁芯，再用脉冲电流退火，这样，敏感原件基本制备完毕。
3新型非晶磁芯巨磁阻抗效应弱电流传感器的结构和工作原理
3.1新型非晶磁芯巨磁阻抗效应弱电流传感器的电路结构
此种传感器有由多谐振荡器，微分电路，非晶磁芯，峰值检波，以及低通滤波差分放大等部分组成的。是由MOS问电路构成的多谐振荡器产生高频方波信号，进过微分电路后产生脉冲电流信号，刺激非晶磁芯。让待测的电流穿过磁芯轴线，这样，环形磁场形成，同时也改变了磁芯阻抗，进而改变峰值电压。在通过峰值检波装置检测峰值的大小，在通过低通滤波与基准电压比较得出差值，输出电压。
3.2脉冲电流电路
脉冲电流通过刺激非晶磁芯，使得阻抗变化率有所改变。某种意义上说也就是提高传感器的灵敏度。原因是非晶磁芯的特性决定的。只有在高频电流的刺激下，非晶磁芯才可以出现巨磁阻抗效应，随着磁场增加，阻抗也急剧增加。通过傅立叶变换可以知道，非晶磁芯的频谱是周期脉冲序列，同时含有丰富的谐波信号，所以脉冲电流可以提高传感器的灵敏度。在具体使用过程中，使用非门芯片产生高频方波，经过微分电路又得到脉冲电流，脉冲电流中的负脉冲又通过飞门去除，仅剩下正向脉冲电流。为了使脉冲电流正常工作，应保证线路不同部位中的电阻的大小合理。比如反向器输入端的补偿电阻远远大于微分电路中的电阻，这样不仅仅可以避免振荡频率不稳定的缺点，还可以提高振荡频率的稳定性。
3.3新型非晶磁芯巨磁阻抗效应弱电流传感器的信号处理电路
传感器信号处理电路大概有五个部分组成，磁芯两端的脉冲电流差值较大，容易使得二极管的阈值电压和临界导通的非线性关系放大，为了避免这种现象，在线路中又设置了峰值检波电路。阈值电压变得很小时可以忽略不计，这时，可以采取滤波措施，减少不需要的散在信号，使得传感器的信噪比增加。检波电路测到的是磁芯两端的峰值电压，有一定的误差，也就是说同一时间段内，两者的初始值不一样，针对这个问题，才装置了差动放大电路，使得可以准确读出差值。在实际电路中，存在这样一片区域，就是磁芯阻抗值越来越慢，这个区域不利于电路的运行，所以为了绕过这片区域，我们就在磁芯附近增加了偏置磁场。如此一来，弱直流电流传感器就有了双重功效，既可以确定电流的去向，还可以被检测电流的大小，真是一举双得。
3.4工作电压对新型非晶磁芯巨磁阻抗效应弱电流的影响
新型非晶磁芯对工作的电压有一定的要求。要在规定的范围内，否则容易出现效率低下的现象，又或者直接造成不能运转的后果。新型非晶磁芯的芯片在此合理范围内工作效率较高，多谐振荡装置几乎都可以保证输出方波的稳定性。但在实际工作中，电压的大小很大程度上决定了方波的幅值，从而也直接影响到脉冲电流峰值的大小。这种现象也刚好印证了在一定条件下，输出的电压值的波动与脉冲电流峰值的大小有线性关系的原理。也由此可知，在相同阻抗变化率的条件下，输出电压的大小可以影响传感器的测量灵敏度，线性度，分辨力。所以保证工作电压在合理范围内是至关重要的。由上文可知，弱电流传感器的灵敏度与工作电压有线性关系，所以有稳定的直流工作电源，是提高电流传感器的精确度和灵敏度的重要基础。
4.结论
笔者提出了一种由非晶薄带为敏感原件的新型巨磁阻抗效应弱电流传感器。提出了传感器的电路设想。这种传感器有无可比拟的优越性，比如:线性强，灵敏度高，设备简单，成本减少等等特点，在相关领域中有较大的应用价值。近年来，不少国外的文章也曾论述过此类研究，但是与之相比，有一定的差距，但是随着多次的实验，磨合，总结，此次所设计的信号处理电路在各方面都有了显著的提高，比如在精确度和测量范围上等等。巨磁阻抗效应自身就具有温度稳定性好，灵敏度高的优势，所以在弱电流检测中应用前景广泛。但是外磁场对其有干扰作用，所以在制作过程中使用了外部磁场的屏蔽壳，提高了其工作效率。
【参考文献】
[1]鲍丙豪,赵湛,董钢,蒋峰. 新型非晶磁芯巨磁阻抗效应弱电流传感器[J]. 电子器件,2006,04:1035-1038.
电磁感应的优点范文2
【关键词】电磁流量测量仪 励磁方式 零点稳定性
一、引言
电磁流量测量仪的励磁方式即产生一个满足测量要求的恒定均匀磁场的方式，它是电磁流量测量仪的关键技术之一，决定着电磁流量测量仪的抗干扰能力和零点的稳定性，同时，不同的励磁方式也代表着不同时代电磁流量测量仪的特征和技术的进步。
二、直流励磁
电磁流量测量仪在法拉第时代就采用直流励磁技术，它是利用永磁体或者直流电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，以形成恒定的直流磁场。
直流励磁技术具有方法简单可靠、受工频干扰影响很小、流体中的自感现象可以忽略不计等特点。但也存在如下问题：
直流磁场所感应的直流信号电压，容易使流过测量管的电解质液体极化，电极上得到的是极化电压和信号电压的合成信号，极化电压随温度变化发生漂移，极难分离；同时随着时间的延长，电极处聚集的离子层不断加厚，引起电极间内阻增加，流量信号减弱。
即使电极采用极化电势很小的铂、金等贵重金属或其合金材料，常常也存在微弱的极化电势，同时仪表的制造成本也较高。
直流放大器的零点漂移、噪声和稳定性问题难以获得很好解决，特别是在小流量测量时，信号放大器的直流稳定度难以保证。
如今直流励磁技术仅在原子能工业中用于电导率极高，而又不产生极化效应的液态金属流量的测量。
三、交流励磁
交流励磁是20世纪50～80年代的主要励磁方式，它利用工频（50Hz）电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，其主要特点如下：
所产生的磁场为正弦波交变磁场，能够基本上消除电极表面的极化现象，大大降低直流干扰漂移对测量的影响。
流量信号为工频正弦波信号，易于放大处理。
励磁频率高，测量反映迅速，适用于测量浆液和脉动流。
交流励磁也会带来一系列的干扰：
因电磁感应产生的正交干扰，该干扰信号相位比流量信号滞后90°，励磁信号频率越高，正交干扰越大，并且，正交干扰与流量信号无关，即使流量为零，该干扰依然存在。
因电磁感应产生的同相干扰，该干扰信号同时出现在两个电极上，频率和相位与流量信号一致，幅度大小与流量无关，与励磁频率的平方成正比。
由于交流励磁的电磁感应，磁路、测量管和流体将产生涡流损失和磁滞损失，仪器功率损耗增加。
四、低频矩形波励磁
随着20世纪70年代集成电路和同步采样技术的发展，技术应运而生，直到今天仍然在电磁流量测量仪中广泛使用。为了抑制工频干扰， 低频矩形波励磁它的频率通常为工频的偶数分之一（一般为l/2到1/32），在半个同期内，磁场是一恒定的直流磁场，从整个时间过程看，又是一个交变的磁场，是兼顾直流励磁和交流励磁两者优点的技术，其主要特点有：
能消除直流励磁引起的极化现象。
能避免正弦波交流信号带来的正交干扰。
能抑制交流磁场在管壁和流体内产生的涡电流。
基本消除分布电容引起的工频干扰。
低频矩形波励磁技术解决了长期困扰在电磁流量测量仪的电磁干扰问题，大大提高了电磁流量测量仪的零点稳定性和精度，降低了励磁功率，使转换器和传感器融为一体，拓展了电磁流量测量仪的应用领域。
五、三值低频矩形波励磁
三值低频矩形波励磁技术是在低频矩形波励磁技术的基础上，为了使电磁流量测量仪更稳定而提出的一种励磁技术，其最大的特点就是过零时动态校正零点，有效地消除了流量信号的零点噪声，因而具有更优良的零点稳定性。
三值低频矩形波励磁频率一般采用工频的1/8，通过正—零—负—零的周期性采样和处理，消除了零点噪声、工频干扰、极化电势等，同时进一步降低励磁功耗，使电磁流量测量仪更小型化。
三值低频矩形波励磁和低频矩形波励磁一样，零点稳定性变好了，但响应速度变慢；另外测量浆液性流体时，会产生浆液噪声，使输出大幅波动，该尖状干扰噪声与励磁频率成反比。
六、高频矩形波励磁
针对浆液流体测量和高速响应性，应用高速控制、采样和存储技术，部分厂家研制出相对于低频（1/8～1/32的工频）的高频矩形波励磁，励磁频率一般在100Hz左右，医学上测量人体的血液流量测量仪可达400Hz，通过数据采集和软件处理来消除尖状干扰噪声，以改善浆液测量和高速响应的性能。
高速矩形波励磁会失掉一些低频矩形波励磁的零点稳定性，只能适合特定的场合，同时，高频励磁引起传感器磁路的涡流损失和磁滞损失增加，因此磁性材料选择和磁路结构设计要求要高一些。
七、双频矩形波励磁
1988年7月，日本横河北辰电机株式会社在总结各种励磁技术特点的基础上，研究开发了一种高、低频矩形波调制波的励磁方式即双频矩形波励磁，它是低频矩形波励磁和高频矩形波励磁的结合，通常低频励磁频率为6.25Hz（工频的1/8），它有助于提高零点的稳定性；高频励磁频率为75Hz，高频励磁降低了浆液产生的极化电压，减小输出抖动，因此双频矩形波励磁既有稳定的零点和优良的测试精度，又有很强的抗浆液噪声能力、响应速度快等优点。
八、小结
随着电子技术的发展，励磁技术也从直流励磁，交流励磁阶段、发展到低频矩形波励磁及双频矩形波励磁阶段，励磁技术的发展促进了电磁流量测量仪的发展，随着技术的进步，不久的将来还会出现更先进，适应性更强的励磁方式。
电磁感应的优点范文3
关键词： 高斯计；磁感应强度；霍尔效应
1 设计原理
传统的高斯计采用仪表放大器电路放大霍尔效应产生的感应电压，指针显示或者经过模数转换后通过LED或者液晶显示测试值。在硬件电路中有零漂补偿和增益调整电路，结构较复杂，而且要通过调整霍尔元件的供电电流来标定。本方案用内置可调增益的MSP430设计新型高斯计的方法。该高斯计有结构简单、分辨率较高、可自动调零、标定容易，可以与上位机通过RS232通讯实现实时的测控等优点。
该高斯计为典型的信号采集处理仪表电路。硬件包括信号采集、信号放大、信号变换、测试值显示等部分。信号采集通过霍尔探头将磁感应强度转化成与其成线性关系的电压信号。信号放大与信号变换由内置放大的16位模数转换芯片MSP430实现。测试值用12864液晶显示屏显示。考虑上位机良好的人机交互性，还设计了RS232串行通讯接口。整个信息采集，处理和与上位机通讯都由MSP430G2553芯片来协调控制。系统由传感器、信号调理电路、模数转换电路、显示电路、存储电路、中央处理器和按键组成。
2 霍尔传感器
本方案采用的是集成霍尔传感器，它是把霍尔元件、放大器等做在一个芯片上的集成电路型结构，与霍尔元件相比，它具有微型化、灵敏度高、寿命长、功耗低、负载能力强以及使用方便等等优点。霍尔传感器是一种能实现磁电转换的传感器，用它们可以检测磁场及其变化。由于霍尔元件具有在静止状态下感受磁场的能力，且结构简单，形小体轻，频带宽（可从直流到微波），动态特性好、动态范围大，寿命长和可进行非接触测量等优点，故在检测技术、自动控制技术和信息处理等方面得到日益广泛应用。
3 硬件设计
3.1 信号采集模块
我们选用的是AH49E。AH49E是一块线形霍尔效应集成电路，输出电压随着磁通密度的变化而变化，能检测出细微的磁场变化情况。它可应用于测量物体的运动、距离，位置传感器等方面，也适合在环境恶劣或污染严重的条件下使用。
使用要点在无磁场的情况下（B=0G），输出脚的电压为电源电压的一半。当有一S极性的磁场靠近电路的正面（有商标的一面）时，输出电压相对应地上升。反之，当有一N极性的磁场靠近电路的正面时，输出电压相对应地下降，上升或下降的幅度是对称的。线形发生变化也就是拐点区域在900G-1000G。
3.2 电源管理模块
硬件部分通过直流电源为各个模块提供电源，利用线性霍尔元件AH49E进行磁场检测，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压.该电压通过集成运算放大器lm358调整为0～2.5v输入单片机进行处理。
该电路为霍尔元件和单片机提供5v电源，输入端47uf电容起缓冲作用，输出端47uf电容起低通滤波作用，100uf电容起高频滤波作用
3.3 信号调整模块
所选传感器的最大输出电压为4.2v，最小输出电压为0.8v。故利用运算电路将其调整为0～2.5v，根据运算电路的性质：Vo=-R2/R4*Vi=-0.5Vi.输出电压的范围在0.4～2.1之间。符合送入单片机的信号要求。
3.4 缓冲隔离模块
为了使出入单片机的信号能够稳定，我们本次试验还设计了电压缓冲器，对输入信号进行缓冲隔离。
3.5 信号检测模块
使用霍尔元件AH49E进行检测，该产品由霍尔电压发生器，线性放大器和射极跟随器组成，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压.
4 软件设计
近年来由于微控器C语言编译器的效率极大提升，加上C语言良好的可读性、可维护性和移植性，绝大多数嵌入式系统的软件开发开始使用C语言，因此本系统软件部分用TI公司的CodeComposerStudiov5软件环境编写代码，控制系统运行。系统软件部分的主要功能是读取A/D采样值并通过计算转换为高斯值后通过12864液晶显示屏显示高斯值。其它功能主要有仪表的上下限校准（-1000G和1000G），液晶画图功能（画出磁感应强度的大置曲线）等等。
在软件设计中，本系统是使用TI公司开发的MSP430G2253
芯片，本芯片具有如下特点：
1）处理能力强；2）运算速度快；3）超低功耗。
由于MSP430系列单片机，有内部10位精度A/D转换，可用内部A/D即可得到高斯值。利用单片机内部定时器中断，每隔60毫秒，A/D转换一次，更新一次高斯值。单片机一次执行A/D采样值、采样值数据处理（变成高斯值）和更新显示数据，在按键功能选择时，还可在液晶显示屏上实时画出磁感应强度曲线。
5 预期功能
1）永磁体的表面磁场测量；2）气隙磁场的测量；3）余磁测量：如工件退磁后的退磁效果检测。4）漏磁测量：如喇叭漏磁测量；5）环境磁场测量：安全报警装置、测速测量设备等仪器仪表等行业；6）磁滞回线的测量：通过磁化场的磁场强度H和磁感应强度B之间的关系即B-H曲线来说明。
6 方案优点
1）利用新的角度、新的思想达到弱磁的测量。2）测量原理和方法简单、探头体积小、测量敏捷，并能直接连续读数。3）霍尔传感器具有对磁场敏感程度高、结构简单、使用方便。4）可较为准确地测量-1000Gus-1000Gus的弱磁场的磁感应强度。5）通过测定变化磁场的磁感应强度，绘制的较为简单的磁滞曲线。
7 方案缺点
1）磁感应强度测量示数不稳定，易受外界因素干扰。2）半导体霍尔元件的温度系数一般都较大，不经温度校准误差较大。3）未能消除霍尔效应的副效应对磁场的测量产生影响。
8 误差分析
1）测量时，未能全部利用霍尔元件的线性区，测量不太精确。2）磁场强度的改变，未能全部反映到输出电压上。3）霍尔效应的副效应对磁场的测量产生影响。4）因螺线管通长时间的电流，产生一定的热效应，引入误差。5）使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差。
参考文献：
[1]钟顺时，电磁场理论基础[M].西安：西安电子科技大学出版社，2O00，7.
[2]饶益花，霍尔传感器及其在物理实验中的应用，物理与工程，Vol.14No.4，2004.
[3]赵新民、王祁，智能仪器设计基础[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999.
电磁感应的优点范文4
【关键词】交流伺服系统；反馈装置；控制器
1.伺服电机
常用的交流伺服电机主要包括感应式异步电机和永磁同步电机两种。
交流永磁同步电机可分为两大类：一类称为梯形波永磁电机，即通常所说的直流无刷电机 （BLDC），其反向电动势为梯形波信号；另一类称为正弦波永磁电机，通常称为永磁同步电机 （PMSM），其反向电动势为正弦波信号。直流无刷电机具有控制简单、成本低廉、检测装置简单等优点。但是由于直流无刷电机原理上存在固有缺陷，电机运转过程中，电枢电流和电枢磁势的不连续性而导致转矩脉动较大，这种转矩脉动使得电机速度控制性能很难得到提升，并且其铁心附加损耗大，从而限制了由其构成的伺服系统在高精度、高性能要求的伺服驱动场合下的应用。而永磁同步电机其性能好于直流无刷电机，虽然控制较为复杂，但随着控制器与控制策略的迅速发展，控制系统的实时性与精确性有了较大程度的改善。永磁同步电机的磁场由转子上的永磁体提供，不需要励磁电流，可以显著提高功率因数，而且减少了定子电流和定子电阻损耗，在稳定运行时没有转子电阻损耗。永磁同步电机在永磁体的安装方式上分有两种：一种是将永磁体装在转子表面，即所谓表面式；另一种是将永磁体埋入转子内部，即所谓内嵌式。永磁体的形状可分为扇形和矩形两种：扇形磁体转子具有电枢电感小，齿槽效应转矩小的特点，适合低速大扭矩工作；矩形磁体结构转子呈现凸极效应，电枢电感大，转子结构牢固，适合高速运转。高性能永磁材料发展迅速，大幅提升了永磁同步电机的性能。永磁材料有铝镍钻、铁氧体和稀土永磁体三大类。现钕铁硼永磁材料已足以满足绝大多数电机的使用要求。永磁同步电机伺服系统与异步电机伺服系统相比具有以下优点：
（1）永磁同步电机没有笼型转子，与异步电机相比，具有较低的惯性，对于一定的电机转矩具有快速响应的能力，转矩惯性比高。
（2）永磁同步电机无转子损耗，效率较高，且转子无发热问题。
（3）永磁同步电机转子为永磁体，不需要定子励磁电流，对于同等容量输出，异步电机效率低，需要更大功率的整流器、逆变器。
（4）永磁同步电机控制要比异步电机简单。
基于以上优点，永磁同步电机将会逐步取代异步电机，成为新一代伺服电机的中坚力量。
2.反馈装置
在电机伺服控制系统中，电流、电压、速度、位置反馈信号对系统性能起到至关重要的影响。常用的反馈装置有霍尔电流/电压传感器、旋转变压器、自整角机和光电编码器等。
霍尔电流/电压传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，在信号采集过程中实现了电气隔离，具有安装方便，功耗小，精度高、线性度好等特点，在电机伺服控制系统中得要广泛应用。交流伺服中电流检测精度直接影响到解祸控制效果，使用高精度的电流传感器，有助于提高系统的性能。
旋转变压器、自整角机和光电编码器用于电机伺服控制系统中的速度和位置检测。旋转变压器、自整角机在环境适应性，如耐高低温和振动冲击上要好于光电旋转编码器。
（1）旋转变压器是一种输出电压与角位移呈连续函数关系的感应式微电机，它的结构与绕线式异步电动机相似，由定子和转子两大部分组成，每一大部分又有自己的电磁和机械部分。但是从物理本质上讲，旋转变压器可以看做原边绕组放置在定子上，副边绕组放置在转子上的变压器。在随动系统中，旋转变压器通常用于精密测位。
（2）自整角机是利用自整步特性将转角变为交流电压（信号式）或由转角变为转角（力矩式）的感应式微型电机，在伺服系统中被用作测量角度的位移传感器。它可以使机械上互不相连的两根或多根轴自动保持相同的转角变化，呈同步旋转，在系统中，通常是多台组合使用。在实际应用中，由于力矩式自整角机将机械角度转换为力矩输出且其自身没有力矩放大能力，要带动负载，必须由发送机驱动装置供给转矩，接受误差大负载能力差。而信号式自整角机则是将角度信号转换为电压进行传输，由电压控制伺服驱动器，精度高，常用于精密的闭环伺服控制系统中。
3.控制器
集成电路和计算技术的发展对永磁同步电动机控制技术起到了重要的推动作用，它们的飞速发展促进了电机控制技术的发展与创新。随着对交流驱动系统研究的深入和对性能要求的不断提高，涌现出了许多复杂而先进的算法，单片机MC51、96及多片MCS96系统的运算速度已不能满足要求，数字信号处理器（DSP）已经成为电机控制系统中的首选器件，在伺服系统中得到了广泛应用。DSP器件具有较高的集成度，运算速度快，存储器容量大，它采用哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，程序总线和数据总线分离，同时可以对程序和数据进行操作，其内置高速硬件乘法器，取指、译码、操作采取多级流水线。通过程序来实现控制算法，可大大地简化硬件，降低成本，提高系统的控制精度和可靠性，实现软件伺服。在电机控制中，应用最广泛的DSP主要为TI的C2000系列。近年来DSP发展速度很快，性能不断改善，TI公司在DSP28X定点系列以后又推出了28XPiccolo系列与 28X Delfino浮点系列。这三个系列的核心区别在于其CPU对于浮点数的处理方式上。28X定点系列与Piccolo系列均需要软件的帮助来进行浮点运算，但是在硬件处理方式上Piccolo更加优化，通过使用独立控制律加速器（CLA）处理浮点控制环路，使CPU得到释放，以便完成其它任务。相对于前两者，Delfino系列CPU内核具有的32位硬件浮点部件大大加快了浮点数的运算速度。
4.功率驱动单元
电力电子技术是信息产业和传统产业间重要的接口，是弱电与被控强电之间的桥梁。电力电子技术的发展对电机控制技术的发展影响极大。自58年世界上第一个功率半导体开关晶闸管发明以来，电力电子元件已经历了第一代半控式晶闸管，第二代有自关断能力的半导体器件（大功率晶体管GTR、可关断晶闸管GTO、功率场效应管MOSFET）的三代复合场控器件（绝缘门极双极性晶体管IGBT、静电感应式晶体管SIT、MOS控制的晶体管MCT等）。到了90年代，电子注入增强栅晶体管IEGT，集成门极换流晶闸管IGCT相继问世。在中小型伺服系统方面，仍以二极管和IGBT为主要器件的功率集成模块（PIM）和智能功率模块（IPM）占据主体地位。 [科]
电磁感应的优点范文5
关键词：空心电抗器，三相，磁场，磁感应强度
1 引言
因为干式空心电抗器具有良好线性度、损耗低、参数稳定、防火性能好等优良性能的电气特点,得到了世界各国的重视。当前大量使用的三相空心电抗器按其安装位置可以分为垂直排列、水平排列、品字形排列和梯形排列。三相空心电抗器在运行时，将不可避免的对周围产生强烈的磁场,从而导致在电抗器本身和周围物质中产生涡流和形成环流,造成损耗的增加和温度的升高,甚至会因强磁场而引起误动作。故需要找出三相空心电抗器运行时磁场的分布规律。传统的三相空心电抗器磁场的计算方法中，是导出了基于圆柱坐标的磁场计算公式，并且是针对常用四种排列方式的具体情况进行计算的。本文导出了基于笛卡尔坐标的磁场计算公式，得出任意排列方式下三相空心电抗器的磁场计算方法。
2 三相空心电抗器磁场的计算
当前大量使用的三相空心电抗器按其安装位置可以分为垂直排列、水平排列、品字形排列和梯形排列四种排列方式。设三相电抗器各相的参数相同，同时认为三相电抗器运行时处于平衡状态。设第一相电抗器每匝电流为,第二相每匝电流,则第三相每匝电流，式中，。其中为的有效值。
在这里将径向分量变换为适合三相计算的，和，则相应的变形为，和，这是为方便计算而作出的有效变换形式，其中，，则，这里x0,y0,z0为空间任意点P(r0,z0)的坐标，。同样，可以通过变换得到关于轴向分量和。因为
则通过上述变换，我们可以求出空间任意点关于坐标轴方向的三个分量
通过对常用的四种不同排列方式三相空心电抗器的磁场分布的计算，可知三相电抗器的磁场计算与每一相的位置有紧密联系，所以在计算每一相所对应的磁感应强度时要注意各相电抗器的中心位置。设第一相中心点为原点（0,0,0），第二相的中心点为（X2,Y2,Z3），同样第三相中心为（X3,Y3,Z3）。对于空间任一点P(x0,y0,z0) ,第一相在P点的磁感应强度为、、；第二相到P点x、y向分别为、,轴向为=z0-Z2,所以第二相在P点的磁感应强度为、、;同样的可以求出第三相在P点的磁感应强度为、、，其中、，=z0-Z3，则三相电抗器在P点总的磁感应强度为、、。综上所述，对于任意组合的各种排列方式，只要知道每一相的中心位置坐标及电流值，就可以通过上述方法进行计算。
3 计算实例
利用本文介绍的方法，计算三相干式空心电抗器的磁场。假定其中每个单相空心电抗器的参数相同且所有绕组都置于一个包封中，其中绕组高度为H=1.4m，内直径为D1=1.2m，外直径为D2=1.8m，绕组共有n=10层,每层匝数W=700，流过电抗器总的电流为3.5×105A。在单相计算时，将电抗器的绕组沿高度等分成100等分，分别计算各层绕组不同等分处的磁感应强度的两个分量。累加得每相对任一位置的磁感应强度，最后对三相在相同的任一位置磁感应强度相加，便可得到三相空心电抗器对任一位置处的磁感应强度的两个分量。
以三相水平放置为例，各相中心相距4m，即X2=4m，X3=8m，则对空间任意点P(x,0,z)的磁感应强度计算，可得如图所示。
电磁感应的优点范文6
省实验中学优秀教师
高三物理教师王金星
“电磁感应”是物理主干知识，符合“年年考”的规律
最近几年的理综试题，无论是题型的设置、知识面覆盖的广度还是试题的难度，相对而言都没有大的变化。在试题形式上，理科综合采取“物理、化学、生物”三科知识拼盘的形式，“综合”主要是指学科内知识点间的综合。
物理部分高考命题奉行的原则是：“主干知识年年考，非主干知识轮流考”，“在考查基础知识的同时，注重考查能力”。而电磁感应部分是高中物理主干知识，“力学”与“ 电磁学”的有机结合，是学科内综合问题的重要体现。“对电磁感应的考查既能考查基础知识，又能考查综合能力，是高考的热点内容之一，也是难点之一。”王金星老师说。
据王金星老师介绍，从今年的《高考考试大纲》对物理试题的要求来看，关于电磁感应这一部分内容有两个Ⅱ级知识点（78.电磁感应现象，磁通量，法拉第电磁感应定律，楞次定律；79.导体切割磁感线时的感应电动势，右手定则）和两个Ⅰ级知识；80.自感现象；81.日光灯。
而从近5年全国一卷的高考试题可以看出，对电磁感应的考查主要集中在法拉第电磁感应定律与力学、能量、电路、图像的综合。
如2004年的第24题，考查了法拉第电磁感应定律、全电路欧姆定律、安培力的计算、力和运动的关系、物体的平衡条件和有关功率的知识。
2006年第21题，通过图形变换，考查了学生应用本部分知识的二级结论——感应电流通过导线横截面的电量的熟练程度，从而考查了法拉第电磁感应定律和全电路欧姆定律。
2005年的第19题和2007年的第21题，这两道题目则是巧妙地利用“线圈形状和磁场形状在空间上的变化，导致线圈匀速运动时切割磁感线的有效长度变化，从而导致闭合回路感应电流随时间的变化”这一物理过程。考查了学生灵活运用法拉第电磁感应定律、全电路欧姆定律和构图识图的能力。
2008年第20题，是在2005年和2007年那两题的基础上，转化为对法拉第电磁感应定律中感生电动势的考查。
“电磁感应”有两种出题可能
“从过去看将来，现在可以推测，在2009年的高考中，考查‘电磁感应’的题目将有两种可能。”王金星老师说，一是仍将以选择题的形式出现，二是以中等难度的题目出现在计算题中。无论是哪种形式，在命题过程中都将会通过图像、图表及实物提供众多的解题信息。如何提取有效信息、分清研究对象受力情况、运动情况和能量转化情况是解决此类问题的关键。
他说，理综物理试题难度不可能大，物理过程不可能太复杂，因为三科共卷本身就加大了思维的难度，若某单科的一道题难度加大就会导致整个试卷的考查目标降低。“所以，我个人认为，全国一卷对电磁感应的考查仍将以选择题型为主。”
看看如何复习这个知识点
电磁感应的核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律，前者给出了感应电动势大小的决定因素，后则说明的是感应电动势方向所遵循的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的规律，它综合了电路和力学的有关知识，主要讨论电能的产生、传输、分配，并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的3个规律（欧姆定律、电阻定律和焦耳定律）和力学中的图像问题、牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、功和能的思想。
以“电磁感应”这个知识点为例，建议从以下几个方面进行复习。
首先，整体研究最近几年的高考试题，找寻知识点命题规律。其次，回归课本，有针对性地重温相应的概念与规律。然后，还需要有目的性的识记相应知识点的二级结论。
