电磁感应及其应用范文1
【关键词】巨磁电阻传感器；线性磁场；测量
1.概述
磁场测量在工业领域具有广泛的应用，在磁场的脉冲量，开关量以及线性量的测量中，使用最为广泛的是霍尔传感器，由于其较低的品种繁多的产品以及较低的成本，使得霍尔传感器在磁场测量领域具有较高的地位。随着巨磁电阻（GMR）传感器的成功研制，其优越的性能越来越受到人们的关注，使得GMR传感器在传统的磁场测量领域占据了一席之地。
在磁场测量领域，线性量的测量对磁传感器性能具有比较高的要求。磁传感器的测量范围，响应频率，灵敏度以及温度适应性等一系列性能指标都对磁场的测量具有较大的影响。相比其他磁传感器，GMR传感器具有较宽的磁场测量范围，较高的响应频率和灵敏度以及较强的温度适应性，在磁场线性测量领域具有较为明显的优势。本文将以东方微磁公司生产的VA系列巨磁电阻磁传感器为例，介绍其特性、测试及相关应用。
2.GMR传感器的结构
2.1 传感器结构
VA系列巨磁电阻磁传感器采用惠斯通桥式结构，如图1所示的。图中，R1和R3是两个阻值一样的电阻，可随外界磁场的变化输出一个差分电压信号，R2和R4由于屏蔽层的作用不感应外界磁场的变化。
图1 GMR磁传感器结
2.2 屏蔽层的作用
图1中的R2和R4上的阴影部分是传感器的合金屏蔽层，它有两个作用，一是屏蔽外磁场对电阻R2和R4的影响，使其不能感应待测场的变化；二是作为一个磁通聚集器，将待测场聚集在R1和R3周围，使传感器输出幅值增大，提高传感器的灵敏度。
3.GMR传感器的性能测试及应用测试
3.1 GMR传感器的输出性能测试
用于线性磁场测量的GMR传感器应具有良好的线性度，可测量正反两个方向的磁场，因此，在测试芯片的选择上可选择双极性的GMR传感器直接进行测试或选择单极性的GMR传感器对其进行偏置处理，将其零点抬高。
图2是GMR传感器在磁场从负到正再回到起点的GMR传感器输出曲线，反应GMR传感器的线性特性，有图可知，GMR传感器线性性能较好，磁滞小，正向和反向重合性较好，总体来说该型号的GMR传感器芯片静态性能良好。
3.2 GMR传感器温度漂移性能
将GMR芯片放入高低温无磁温度箱中，每隔10℃记录一次数据，监测传感器从-40℃～+125℃随温度变化的漂移性，具体如图3所示，芯片在整个温度范围内输出变化9.075mv，温度系数为0.055mV/℃，可见GMR传感器芯片的温度性能比较优越。
图2 双极性GMR传感器性能曲线
图3 GMR温度性能曲线
图4 电流测量示意图
3.3 GMR传感器应用测试
在线性磁场测量领域，直流电的检测是比较有代表性的，因此，选择测量直流电产生的磁场来验证GMR传感器在线性磁场测量方面的性能。
巨磁电阻用于电流检测一般采用如图4所示的方式进行，将磁传感器放置通电导线的正上方或正下方，同时保证通电导线产生磁场的方向与磁传感器的敏感方向一致。按照通电导线周围产生磁场的理论计算公式2-1可知[3]，在待测电流和传感器相对位置一定的情况下，待测电流的大小和磁场大小成正比，利用公式2-2这样就可以直接测量待测电流产生的磁场值，再结合公式2-1就得出待测电流的大小。
（2-1）
（2-2）
其中，为传感器的灵敏度，传感器输出。
3.3.1 测试平台
测试平台由测试板、电源、铜导线以及支架构成，其中测试板由探测单元（GMR传感器）、信号放大及滤波单元组成，双电源供电。铜导线材料为紫铜，直径为2mm，可通10A电流。支架位置和高度都可调整，以使传感器获得最佳敏感位置。电源为可编程电源，可提供不同幅值的电流。
3.3.2 测试数据
在实际应用中，待测电流有正负之分，产生的磁场有正负之分，因此，在测试过程中，通过改变磁场方向和电流的方向来检测GMR传感器和电流传感器测试性能。图5是电流从-30A到+30A变化时电流传感器输出曲线。
图5 电流测量示意图
由图5可以看出，在-20A—20A的范围内，GMR传感器电流测试单元具有较好的线性度，超过20A后，测试单元趋于饱和。
4.结论
通过对GMR传感器芯片以及由GMR传感器芯片构成的电流传感器的性能测试，结果表明，GMR传感器芯片在已电流检测为代表的线性磁场测试方面具有较好的性能和温度稳定性。如果在实际使用过程中，注意传感器芯片的饱和场和待测磁场的大小，使待测磁场在传感器的线性测量范围内，将会使GMR传感器芯片在线性磁场测量方面具有更好的应用前景。
参考文献
[1]肖又专，曾荣伟，王林忠等.巨磁电阻传感器的应用[J].磁性材料及器件，2001，32（2）：40-45.
电磁感应及其应用范文2
【关键词】 对比“实验” 左手定则 右手定则 合并
普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1第三章《磁场》，学生通过实验观察、分析知道：在判断磁场对通电导体的作用力（安培力）以及磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力）的方向时，是用左手定则判断的。物理选修3-2第四章《电磁感应》，学生同样通过实验观察、分析知道：在判断导体在磁场中作切割磁感线运动而产生感应电流或感应电流动势的方向时，是用右手定则判断的；在涉及磁场和电磁感应的综合问题时，由于一时要用左手，一时要用右手，学生稍不小心，很容易出现错误。特别是时间一久，很多学生就记不清在什么情况下应该用左手，在什么情况下应该用右手。为了解决这一问题，我们在教学中可以重复两个实验，通过综合对比，让学生找到两个实验的实质，使左手定则和右手定则进行合并，即不管是磁场对电流或运动电荷的作用问题，还是导体切割磁场线产生感应电流的问题，统统用左手定则来判定。合并的方法有两种：
方法一的具体作法是：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，设想把手掌放入磁场中，让磁感线从掌心进入，并使四指指向原因或条件的方向，那么大拇指所指的方向就是结果的方向。在用这个办法判断磁场对通电导体作用力时，原因指的是电流的方向，结果指的是安培力方向。在判断磁场对运动电荷的作用力时，原因是电荷由于运动而产生的等效电流方向，结果指的是洛伦兹力的方向。在判断电磁感应中导体切割磁感线产生感应电流的问题时，原因是导体的运动的方向，结果是感应电流或感应电动势的方向。
方法二的具体做法是：保留教材书中关于左手定则的全部含义，即伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，四指表示的仍是电流（包括感应电流或感应电动势）的方向，大拇指始终表示磁场力的方向。
把左手定则应用到电磁感应现象时，分两步：第一步是寻找规律，通过一些具体的实验事实让学生明白，若让大拇指与导体切割磁感线运动的方向相反（即感应电流所受安培力的方向），则四指表示的就是感应电流的方向。第二步是巩固提高，这个方法告诉我们：在电磁感应现象中，由于大拇指表示的是磁场力的方向，而磁场对感应电流的作用力（安培力）是阻碍导体的运动，这样学生明白了在电磁感应问题中应用左手定则时和在磁场对电流的作用问题中应用左手定则是一样的，始终是让大拇指与磁场力即安培力的方向相同，而四指与电流方向相同。
这两种合并方法第二种较好：其一，它的含义比较简洁，不必对不同情况下的原因或结果作过多的分析，因而更易被学生所接受，使用起来出差错的机会也少。其二，由于它指出了通电导体在磁场中受磁场力的作用运动时磁场力是动力，而在电磁感应中导体因为运动而产生感应电流时磁场力是阻力，因而对分析电磁现象中的受力情况很有帮助。比如在导电滑轨问题中，只要知道导体垂直磁感线的分运动的方向，就可以根据它是属于那一类现象而直接得到磁场力的方向，而不必摊开手掌来判断。我们都知道，有些电磁现象的受力问题，用摊开手掌的办法判断是很难的，若使用这个观点，则很容易解决。其三，由于它指出了这两种情况下磁场力是动力还是阻力，因此，磁场力做正功还是做负功显而易见，也就是指出了这两个电磁现象中能量转化的方向，当通电导体在磁场中运动时，由于电磁力做正功，所以电能转化为其它形式的能。当导体因切割磁感线运动而产生感应电流时，由于磁场力做了负功，所以是其它形式的能转化为电能，因此，这个方法有助于学生对能的转化和守恒定律的建立和理解，而掌握能的转化和守恒定律是物理教学中非常重要的任务。同时，两种定则合并后减轻了学生的负担，学生综合分析实验的能力得到了提高，对培养学生学习物理的兴趣和树立信心也很有益处。
参考文献
1 普通高中课程标准实验教科书物理
电磁感应及其应用范文3
【关键词】电磁干扰；继电保护；装置
在机电逐渐一体化的今天，电磁继电器在电路中有着很大的应用价值。尤其是在控制电路中，自锁开关以及降压启动的换相都离不开电磁继电器的保护。但是由于电生磁的情况，很多时候继电保护器会受到磁力的干扰，严重时还会产生电磁波和谐波，极大程度的影响了电流的稳定与平衡，因此加强继电保护器的抗磁干扰是急需解决的问题。
一、电磁干扰在继电保护装置中的概述
1、电磁干扰在继电保护器中是必然会出现的，其出现的方式和途径也较多，通常情况下可以分为两个方面，一是内部干扰；二是外部干扰：外部干扰一般情况下与电力系统关系不大，而是由使用条件和外部环境因素所决定的干扰，通常较强场域以及谐波都是其外部影响因素，例如雷击、隔离开关操作、中压开关柜操作、直流电源的中断与恢复、步话机辐射及来自电源的工频干扰等等。其二就是内部干扰，内部的电磁干扰，通常情况下是系统自身带来的。主要表现在元件布局和生产工艺等所决定的干扰，主要有杂散电感和电容的结合，引起的不同信号感应，长线（对高频信号而言）传输造成电磁波的反射，多点接地造成的电位差干扰，从而引起的不同频率的不规则的电流变化。
2、继电保护器在电路中起着很重要的作用。尤其是智能化继电保护装置，该装置集保护和监督为一体，用数字化程序来操纵控制电路的运行，但是由于电磁干扰的出现尤其是电磁波对输入和输出信号的影响，对电路的自动化运行造成了极大的障碍。而继电保护器作为电力系统的保护装置，如果因为电磁干扰而无法发挥其作用，那么用电的安全度就无法得到保障，所以消除电磁干扰的负面危害已经刻不容缓。
二、电磁干扰在继电保护装置中的来源和危害
1、电磁干扰来源于电磁干扰源。电磁干扰源有多重表现方式，其一就是在高压变电站内形成的电磁干扰源，其有多种渠道将电磁干扰源和受干扰的二次回路和二次设备联接起来，从而对继电保护装置进行辐射危害，在辐射过程中，电磁波会干扰附近的精密仪器及仪表，架空输电线辐射出电磁场也会通过供电线路侵入电子设备，尤其是以数控组合的数字电路最容易受到影响，其继电保护装置往往会因为信号的混乱而造成继电器的无故跳闸，对人们的生活带来了极大的不便。电磁干扰源的第二种来源方式就是感应电流的影响。当同一电缆中某一芯线通过很强的干扰电流时，将在其他芯线感应出很高的干扰电压，并在终端联接设备上以共模干扰与差模干扰的形式出现。此外，由于电压等级的不同会形成不同等级的电位，在一些电缆线公共区域，容易造成电能的不等位，就会对弱电回路感应出不能接受的干扰，从而形成电磁干扰源。
2、电感回路中，电容耦合的二次传导也容易引起电磁干扰源。电感耦合有两个渠道，一是当隔离开关操作产生的高频电流或雷电电流通过高压母线时，其电感周围容易出现电流频率的不规则变化。但是由于干扰源已经开始形成，其继电保护装置无法准确识别电路的电流变化，从而形成电压的二次回路干扰，传到继电保护装置等二次设备的端子上。若二次回路的走线不合理，其磁通量必然会大幅度提高，从而会在同一回路的两根导线间产生很大的差模干扰电压，其电压的变化必然会引起电流的改变，这样在电生磁的作用下，其电磁力必然会大幅度增加，从而对电路形成干扰。第二种形成方式就是通过高压母线的高频电流，电容式电压互感器（CTV）的二次回流以及相互作用形成的电磁干扰。当高频电流I变化时接地引下线与二次电缆间的距离D愈大时，所包围的磁通越多，在闭合回路上感应的电压越高。一般情况下可控制因素是L、D及R。，在400 kV变电所中，当L = 3 m，D/R = 10时，由U=I.R可以得知其感应电压e为10 kV ，这个电压的数值远较上一项的感应电压为高。因此，对于CTV、高压耦合电容器来说，降低电容器的底座高度L，电容器接地引下线采用多股导线，增大电阻R，减小距离D是降低电磁干扰的关键。
三、电磁干扰在继电保护装置中的预防措施
1、对电磁干扰的防护方式较多，其中运用最广泛的就是构造一个等电位结构。在主电路中，大部分的电磁干扰都来源于电位的波动，在构造等位面之后，电位波动就会降到最低。这样能够有效的防治电磁波的干扰。同时可以将一些重要的设备元件装配到等位面上，例如：电磁继电器、空气开关等安全保护装置。在构造等电位面时，可以通过构造铜网格的方式来达到微机设备保护的目的。
2、可以装配抗电磁干扰的设备。通常情况下会采用装备抗电磁干扰电容来进行预防。由于电磁的干扰，很容易出现电磁波干扰信号的正常传递。为解决电子设备装置和其他电磁波的污染问题通常会从两方面着手。一是装配电磁波补偿装置，使频率发生平衡，从而促使整个电力系统平衡。这是一种比较经济的治理措施。二是对电力电子装置进行改进，从根本上解决电磁波的影响。在谐波源上采取治理措施，通常运用较多的方法是高频同轴电缆屏蔽。在继电保护装置附近安装抗磁干扰电容，用高频同轴电缆进行电磁信号的屏蔽，实现继电保护装置的正常运行。
3、开关场进线在继电保护盘端子处经电容接地，其能够有效控制电缆电磁干扰中，来自套管式或柱式TA以及TV的高频传导耦合。这种耦合直接由母线传到控制回路，控制电缆的屏蔽对这种干扰无能为力，且这种传导耦合的效率随干扰频率的增高而增大。为此还应该在开关场进线的继电保护端子上对地接入高频滤波回路，而最为简便的是在这些端子上接入对地电容。下图为正确的端子接入方法。
通过电容的接地，将导线中所形成的那一部分电磁波进行导出，避免其在耦合开关附近形成电磁干扰，影响电磁继电器的正常工作。
结语
电磁干扰对电力设备的运行影响巨大，尤其是对继电保护装置的影响尤为突出，电力工作人员应当加强电磁干扰装置的防控，分析出内部干扰和外部干扰的因素，利用等位面以及电容等方法和设备来进行电磁的消除和平衡，不断提高电力运行的效率和安全度。从根本上解决电磁干扰对继电保护装置的影响。
参考文献
[1]王义红、梅生伟. 基于稳定裕度指标的暂态的电压稳定分析.【J】.电工电能新技术，2002.02..
电磁感应及其应用范文4
引言
目前，电子设备广泛应用在各种不同领域中，各种的电子设备都离不开开关电源，这些设备在运行中会产生的高密度、宽频谱的电磁信号，一些复杂的环境要求电子设备具有更高的电磁兼容性，于是关于EMC的设计方案就显得十分重要。
一、电磁兼容性（EMC）的体系组成
电磁兼容性（EMC），其主要由电磁敏感性（EMS）和电磁干扰（EMI）组成。电子设备既要兼备使设备本身对外产生的噪声较少，又要有对抗来自外部噪声的功能。能满足此两项条件的电子设备，才能同时使用，互无干扰。电磁敏感性（EMS）指在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力也就是抗干扰能力；电磁干扰（EMI）指电子设备的输出噪声。所以电磁干扰和电磁敏感性既是一对难解难分的“冤家对头”，又是相互关联的矛盾统一体。
二、电磁兼容的基本概念
国际电工委员会（IEC）定义电磁兼容为：电磁兼容是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能，而不产生不能容忍的干扰。我国颁布的电磁兼容标准中定义电磁兼容为：设备或系统的在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物造成不能承受的电磁骚扰的能力。说明了电磁兼容的三层意思：一是电子设备应具有的抑制外部电磁干扰的能力；二是该电子设备所产生的电磁干扰应低于规定的限度，不得影响同一电磁环境中其他电子设备的正常工作；三是任何电子设备的电磁兼容性都是可以测量的。
电磁兼容性研究的领域主要包括电磁干扰的产生与传输、电磁兼容的设计标准、电磁干扰的诊断与抑制、电磁兼容性的测试四部分。所研究的对象有自然干扰源和人为干扰源，自然干扰源有大气干扰源（雷电）、天电干扰源（太阳）、热噪声（电阻热噪声），人为干扰源有电网、电刷、家电、点火系统、手机等。我国在该领域起步较晚，但也制定了电磁兼容性的标准，特别在无线电、家电、电动工具等方面制定了规范的测量方法以及标准。
三、电磁兼容性的常见解决方案
目前电磁干扰（EMI）所带来的问题已经是电磁兼容的主要问题，下面就电磁干扰的产生原因、解决方法、以及元件选择和电路板的制作方法做简单介绍。
1、开关电源电磁干扰（EMI）的产生及解决方法
1.1开关电源外部电磁干扰和内部电磁干扰的产生原因
220V/50HZ交流电网或115V/400HZ交流发机电机发电机，都存在各式各样的EMI噪声，还有人为的EMI干扰源如各种雷达、导航、通信等设备的列线电发射信号，会在电源线上和电子设备的连接电缆上感应出电磁干扰信号。
开关电源本身工作时也会产生各种各样的电磁干扰噪声，比如线性稳压电源中，因整流而形成的单向脉 动电流也会产生电磁干扰，开关电源本身在功率变换时也会产生很强的EMI噪声源，这些EMI噪声也会严重影响其它电子设备的正常工作。
1.2针对EMI噪声源采用的对策方法
常用对策就是采用无源噪声滤波器，无源噪声滤波器主要作用是防止外来电磁噪声干扰电源设备本身控制电路的工作和外来电磁噪声干扰负载工作，同时抑制电源设备本身产生的EMI还可以抑制由其它设备产生而经过电源传播的EMI。无源噪声滤波器有两种类型，一种是共模噪音，一种是差模噪音，我们把两条交流输入引线上传输电位相等相同的干扰信号称之为差模噪音，而把交流输入线对大地的干扰称之为共模噪音，对于任何电源输入线上传导的EMI噪声，都可以用差模和共模噪音来表示，一般主要是抵制共模噪声，因为共模噪声在全频域特别是高频占主要部分而在低频内差模噪声比例较大，所以应根据实际情况设计合理的噪声滤波器。
电源噪声滤波器主要由共模线圈，差模电感，以及共模电容和差电容组成，其主要设计原则是选择合理的共模电感线圈，使用磁芯有环形、巨形和U形，材料是铁氧体，而差模电感线圈一般采用金属粉压磁芯，差模电容接在交流输入线两端安全等级分两种，一种适合一般场合，另一种适用于会出现高的噪音峰值电压的应用击倒，共模电容接在交流进线与机壳地之间，它的容量是个重要参数，使其在额定频率电压漏电流小于安全规范值。
2、元器件选择
元器件的选择也是单板 EMC性能的主要影响因素。每种类型的电子元器件都有她自己的特性，这就需要仔细考虑设计。电子元器件的选择方法可以来减少或者抑制EMI。
2.1器件封装
电子元器件的封装可以分为两类，无铅封装和有铅封装。有铅封装的元器件会产生寄生效应，特别是在高频范围中，铅的低值电感大概是1nH/mmlead. 在终端也可以产生小的电容效应，在4pf附近。因此应当尽可能的减少铅的长度。无铅和表面贴的元器件相比来说有更小的寄生效应，首选应当是表面帖元器件，然后是径向的有铅封装元器件，然后才是轴向的有铅封装元器件。
2.2电阻
要想低的寄生效应，表面贴电阻是首选。有铅封装类型的电阻，选择顺序由高到低的次序是 炭膜电阻>金属氧化膜电阻>线绕电阻。在放大电路设计中，电阻的选择极为重要。在高频范围内，由于在电阻上的感应影响，阻抗会增大。因此，增益调整的电阻应尽可能地放置在靠近放大电路的地方，来降低板子的感应系数。
2.3电容
选择合适的电容不是一件容易的事情，因为电容有不同的类型及行为反应。电容是解决许多 EMC问题的重要器件，旁路电容和去耦电容应当在电源入口的地方尽力靠近放在一起，来滤掉高频噪声，去耦电容的取值大约是旁路电容的1/100到1/1000，去耦电容应当尽可能的靠近IC，因为导线电阻会降低去耦电容的作用。
2.4电感
电感是电场和磁场的连接器件.因为可以和磁场相互影响固有的本性，所以电感比其他元器件更敏感。和电容一样，当我们恰当的应用电感时， 它可以解决许多EMC问题。
2.5二极管以及集成电路
二极管是最简单的半导体器件。结合它们独特的个性，一些二极管可以解决或者改善有关 EMI的问题。集成电路的制作技术也会影响到设备的电磁兼容性（EMC）。
3、印刷电路板Layout技术
印刷电路板的Layout技术也是EMC性能的重要影响因素之一。PCB是系统中固有的一部分，所以通过PCBlayout技术来改进EMC性能对最终产品不会增加任何额外的费用。
采用常见的一些设计技术：例如分割、局部电源和IC的去耦、基准面的射频电流、走线分离、保护和分流走线、采用接地技术等。在这里就不一一说明了。
电磁感应及其应用范文5
对于六线和八线继电器测量方法相同，在此不再赘述。4有些汽车继电器的接线柱号略有差异，但继电器的原理图及接线柱号都会印在继电器塑料外壳上，以实物上的原理图为准测量。注意：很多汽车继电器内部在线圈绕组上都并有保护元件，有些并的是电阻，有些并的是二极管，如北京现代伊兰特轿车的灯光继电器内线圈绕组上并的是二极管。测量并有二极管的汽车继电器时，一定不能把12V电压加反，否则12V电源会把保护二极管反向击穿，导致继电器无法正常工作，甚至会引起别的汽车故障。
1.1电子点火器
汽车上的点火线圈是将低压变成数万伏的高压以实现点火，它的工作原理类似于普通变压器，主要是因为初级线圈和次级线圈的匝数比有很大差距。但是普通变压器的工作方式却不同于点火线圈的工作方式：普通变压器是连续工作，而点火线圈是间断地工作，它根据发动机转速的不同反复储存、释放能量，在释放的瞬间产生很强大的能量使次级线圈获得较高的电压。汽车电子点火器一般都受控于发动机电脑，发动机电脑根据相关传感器的信号计算、判断后输出脉冲信号，送入点火器的初级绕组，然后通过变压器升压到数万伏，加到火花塞上使其两级跳火，达到点燃燃烧室内混合气的目的。现在比较常见的高速汽油发动机上都采用单片机控制的点火系统，也叫数字式电控点火系统，这种点火系统由汽车电脑、各种传感器和点火执行器三部分组成。汽油喷射与点火这两个装置都受到同一个ECU的控制，合用一组传感器。其中爆燃传感器是电控点火专用的一个很重要的传感器（尤其是采用了废气涡轮增压装置的发动机），它能够监测发动机有无爆燃以及爆燃的程度，作为反馈信号使ECU指令实现点火提前，使发动机不会爆燃又能获得较高的燃烧效率。
1.2电磁式传感器
电磁式传感器在汽车上的应用较多，如轮速传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等都有应用。电磁式传感器主要由信号转子、传感线圈、永久磁铁、导磁磁轭组成。其工作原理如图1所示。当信号转子旋转时，磁路中的气隙发生周期性变化，磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量也周期变化，线圈中感应出交变的电动势。信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就会产生一个周期的交变电动势，即电动势出现一次最大值和一次最小值，传感器线圈也就相应地输出一个交变电压信号。转速越高，磁通变化率就越大，传感线圈中的感应电动势也就越高。气隙大小一般设计为0.2mm-0.4mm。发动机的转速是电控系统中的重要参数之一，普遍采用电磁式传感器，微控制器可以据此计算出不同转速下曲轴转一度需要的时间及其点火提前角的位置。1.4电磁阀汽车电磁阀是电子控制系统的执行元件。电磁阀的种类较多，有增压调节电磁阀、旁通气道开关电磁阀及比例电磁阀、废气再循环控制电磁阀、真空电磁阀等，自动变速箱内也有较多电磁阀。按其作用可以分为换档电磁阀，锁止电磁针阀和调压电磁针阀。按其工作方式分为开关式电磁阀和脉冲式电磁阀。各个电磁阀的原理基本相同。
2结束语
电磁感应及其应用范文6
关键词：电磁流量计；电磁干扰；对策
中图分类号：O441 文献标识码：A 文章编号：
引言：
流量与温度、物位、压力等的测量都是热工的测量，都为生产过程的自动化及科研提供可靠数据，是工农业生产过程中控制的测量的参数之一。流量的测量与人们日常的生活有着很大的联系。作为液体流量测量工具的流量计应用的范围非常广阔。其应用遍及航海、航空、航天、冶金、钢铁、给水、排水、石油、化工、食品、医疗、环保和农业灌溉等各个领域的部门。液体流动的流量检测，要比温度和压力等参数的检测要困难得多。因为，流量这个参数受待测液体的工作及环境条件如压力、流动状态、流体状态、开关、液体的种类等参数的影响。要达到正确测量流量的目的，不同的对象必须采用不同的仪表和不同的措施。流量计的品种和种类是很多的。针对测量的不同流体的状态，则有气体、水、蒸汽、油等不同的流量计。同样是对液体测量，用的流量计也会不同。比如，使用电磁流量计测量导电的液体的流量，随着液体的导电性质不同，液态金属的流量测量需要用直流励磁或者低频励磁的电磁流量计；电导率比较低的液体流量要用电容型电磁流量计等等。所以说研发和使用流量计相比于其他的测量仪表来说要困难得多。只有结合了具体测量的流体对象，针对性地选择适当的流量计，才能可靠、准确、合理地进行有效的流量测量。由于液体中所感应出的电势数值很小，所以要引入高放大倍数的放大器，然而这样就使得电磁流量计特别容易受外界电磁场的干扰，即使很微弱的信号在经过高倍放大后，对结果的影响也是巨大的，这样势必会大大地影响仪表的准确度，对控制系统的稳定性、可靠性也构成很大的隐患。所以研究电磁流量计的所受的电磁干扰及相应对策就显得特别有必要。这里有几点不成熟的看法，与大家共同探讨。
1电磁流量计的测量原理
由法拉第电磁感应定律可知,当导体在磁场中做切割磁力线运动时,在导体两端就产生感应电动势。设在磁场强度为B的均匀磁场中放置一个垂直于磁场方向的直径为D的管道,当导电液体在管道中流动时,导电液体切割磁力线,就会在和磁场及流动方向垂直的方向产生感应电动势。如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极,两电极之间就会产生感应电动势。如管道内流速v为轴对称分布,不考虑感应电动势的正负可得:
其中,B为磁感应强度,A为磁通量变化面积,D为导体长度,dl为被测介质运动的距离,v为被测介质运动的速度, U为感应电动势。所测液体的体积流量为:
式(1)说明,导体在磁场内作切割磁力线运动,导体两端产生的感应电动势的大小与磁感应强度B成正比,与导体的长度D成正比,与导体运动的速度v成正比。由式(2)可知液体的体积流量与感应电动势成正比,这就是电磁流量计的设计原理。
2 励磁方式
由电磁流量计的工作原理可知，为使式 （3） 成立，第一个必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场，才能保证感应电动势E 与体积流量 Q 具有线性关系，这就需要选择合适的励磁方式，也就是产生磁场的方式，一般有三种励磁方式可供选择，即直流励磁、交流励磁、低频方波励磁。
3 干扰的抑制和消除
传感器提供给转换器的流量信号是电极间的电位差,即一种电压信号。在实际测量中,由于电磁感应、静电感应以及电化学电势等原因,电极上所得到的电压不仅仅是与流速成比例的电动势,也包含各种各样的干扰成分在内。
首先电磁流量计工作现场存在大量的工频信号,耦合在激磁回路、电极、前端放大器的工频干扰噪声对流量测量的准确性造成极大的影响。其次,在低频矩形波激磁方式下,其干扰主要表现为由激磁电流突变产生的微分干扰信号,随着电流的稳定,干扰信号随之消失;另外,由于电磁流量传感器的“变压器效应”,会产生相位上与流量信号相差90°的正交干扰信号;此外,由于电磁屏蔽缺陷,接地不良,杂散电容等引起返回电流不平衡产生共模干扰,它可能导致电路某些参考电位变化,是造成电磁流量计零点漂移的原因之一,同时产生高的辐射电场使电路的电磁兼容性恶化;串模干扰是由于印刷电路板设计电磁兼容性考虑不足造成的信号质量下降,特别是高速走线和模拟电路易受到影响;还有就是电化学极化电动势干扰,它是被测液体中电解质在感应电场作用下在电极表面极化产生,是电磁流量计零点漂移的主要原因。
由于本系统需在劣势的现场环境中使用，对抗干扰性和可靠性具有较高的要求，因此在系统开发和设计过程中，将提高系统抗干扰性和可靠性作为一项重要的内容。根据一般电磁流量计系统的特点，主要从硬件优化方面讨论如电磁耦合、静电感应是电磁流量计产生干扰噪声的重要来源。在电磁流量变速器中，由于两电极的引线处于交变磁场中，当变速器通电后，在引线的闭合回路内就产生出感应电动势。这种干扰信号叠加到测量信号中，影响了系统的运行。各种励磁方式产生会带来不同的电磁干扰问题。直流励磁方式易产生极化干扰，交流励磁方式易产生正交干扰 （90 度干扰）、同相干扰 （即工频干扰）等。由于实际应用中多采用交流励磁方式，因此以下主要阐述交流励磁下的干扰问题及抑制。
3.1 正交干扰及其抑制或消除方法
正交干扰是指在相位上与流量信号相差 90 度的干扰。电磁流量变送器采用交流励磁方式时，要产生一个交变的磁场，而由电极、引出线、被测介质和转换器的输入电路所组成的闭合回路，正处于干扰交变磁场中、闭合回路不可能与变送器的交变磁场产生的磁力线完全平行，总会有一部分交变的磁力线穿过该闭合回路，从而在回路内产生一个干扰电动势，其大小为：
et=-dB/dt（4）
对于交流励磁，B=Bmsin （ω）t 则有：
Et=-Bmωcos（ω）t =-Bmωsin （ωt+90°） （5）
比较可知，测量信号 E 与干扰信号 et 的频率相同，相位差 90°。因此称 et 为 90°干扰，又称正交干扰。在电磁流量计中，从变送器和转换器两部分采取措施，来消除或抑制
90°干扰。
3.1.1从变频器部分采取措施
在变送器的结构上，注意使闭合回路的平面保持与交变磁力线平行，避免磁力线穿过闭合回路，并设有干扰调整机构，以减少干扰信号et。
另外，在变送器上设置调零电位器。从一般电极引出二根导线，并分别绕过磁极形成两个回路，当有磁力线穿过此闭合回路，必然在两个回路内产生方向相反的感应电势。因此，在两个回路中有相反方向的电流I1、I2。通过调整电位器，使两个回路中产生的电流 I1、I2
在转换器的输入电阻上产生的电势相互抵消，减少 90°干扰信号。
3.1.2 从转换器部分采取措施
对于正交干扰，除了变送器的干扰调整机构调零以外，转换器中也要设置抗干扰机构，以消除变送器中剩余的正交干扰信号。否则，这些剩余的正交干扰信号同样会被放大器放大，严重影响仪表正常工作。为此，在主放大器的输出端设置抑制抑制和补偿 90°干扰的机构，经主放大器放大后的90°干扰信号，被鉴别和分离出来，然后再反馈到主放大器的输入端，以抵消输入端进来的 90°干扰信号。3.2 同相干扰及其抑制方法同相干扰工频干扰或共模干扰，是指在同一瞬间出现在变送器的两个电极上，并且幅值和相位都相同的干扰信号。当流量为零时，即被测液体静止不动时，所测得的同相信号就是同相干扰信号。对于同相干扰，抑制的方法较多。在变送器方面，将电极和励磁线圈在几何形状、尺寸以及性能参数上做得均衡对称，并分别严格屏蔽，以减少电极与励磁线圈之间的分布电容影响。
3.3 其他应注意的问题
在使用中要注意维护，防止电极与管道间绝缘的破坏，安装时要远离一切磁源 （例如大功率电机、变压器等），不能有振动。单独、良好的接地也是十分重要的。接地线应尽量加粗，地电流是同相干扰产生的主要原因。如果变送器附近存在大功率的电器设备，特别是从绝缘不好的等效电路中可以看出，接地线接地电阻 Rn 产生的电压降 en通过变送器而发生漏电时，地电流将使各个不同接地点电。分析系统的电磁干扰原因，通过对电磁流量计实行一系列的抗干扰措施，大大抑制和消除了干扰信号对有用的流量信号的影响，提高了测量的准确度，减少了故障率。
参考文献
参考文献:
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