Моделирование магнитного поля гидроэлектрического плотномера
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Содержание
Введение
1. Постановка задачи
1.1 Анализ источников магнитного поля
1.2 Методы расчета магнитного поля
1.2.1 Аналитические методы расчета
1.2.2 Графические, экспериментальные и смешанные метод
2.3 Численные методы
2. Выбор метода расчета
2.1 Выбор метода расчёта
2.2 Связь основных величин, характеризующих магнитное поле
2.3 Интегральная и дифференциальная формы закона полного тока
2.4 Принцип непрерывности магнитного потока
2.5 Скалярный потенциал магнитного поля
2.6 Граничные условия
2.7 Векторный потенциал магнитного поля
2.8 Взаимное соответствие электрического и магнитного полей
3. Основная расчётная часть
3.1 Расчет поля одного витка
3.2 Алгоритм расчёта поля катушки
3.4 Свойства магнитной жидкости
3.4.1 Магнитные жидкости
3.4.2 Магнитные свойства магнитно-жидкостного сенсора
Список использованных источников
Введение
Тема дипломного проекта: "Моделирование магнитного поля гидроэлектрического плотномера".
Принцип непрерывного измерения плотности посредством ГЭПП основан на изменении величины тока измерительных катушек вследствие деформации МЖС при изменении гидростатического давления жидкости, вызванного изменением плотности жидкости в измерительной камере.
Отличительными особенностями ГЭПП являются: измерение плотности жидкости по величине деформации упруго-оболочечного сенсора, полностью заполненного намагничивающейся во внешнем поле магнитной жидкостью; отсутствие промежуточного преобразования сигнала; непрерывность снятия показаний; возможность их дистанционной передачи. Ввиду отсутствия подвижных частей уменьшается время измерений и обеспечивается снижение массогабаритных характеристик.
1 - трубопровод; 2 - капилляр; 3 - цилиндр; 4 - измерительные катушки 5 - чувствительный элемент; 6 - отверстие
Рисунок 1 - Гидроэлектрический преобразователь плотности (ГЭПП)
Измерительная камера ГЭПП представляет собой цилиндр 3, в верхней части которого расположен чувствительный элемент 5 (МЖС) преобразователя.
МЖС жестко закреплен по верхнему краю измерительной камеры и состоит из двух элементов: оболочки, выполненной из вулканизированного каучука, обладающего повышенной термо- и кислотостойкостью, и магнитной жидкости по своим магнитным свойствам близкой к ферро - магнитомягким материалам.
Измерительная камера ГЭПП выполнена из оргстекла. Капилляр 2 является промежуточным звеном между измерительной камерой и трубопроводом 1 с исследуемым потоком. Капилляр 2 и отверстие 6 в измерительной камере, в зоне расположения поплавка предусмотрены для поддержания примерно постоянной и сравнительно небольшой величине скорости потока, что необходимо для исключения влияния гидродинамического давления жидкости на показания прибора.
Корпус измерительной камеры с МЖС располагают в системе измерительных катушек 4, включенных последовательно. Величина измерительного тока снимается с миллиамперметра, включенного в диагональ моста.
магнитное поле катушка поток
1. Постановка задачи
1.1 Анализ источников магнитного поля
Источники магнитных полей можно классифицировать по различным критериям. /1/
Рисунок 2 - Классификация источников магнитных полей
Искусственные источники магнитных полей - это проводники с током, различные катушки и так далее. Магнитные поля (МП) возникают и в процессе ядерных реакций. В этом случае они имеют импульсный характер, то есть малую длительность и большую амплитуду.
По изменению во времени их поля: постоянные, переменные, импульсные, шумоподобные. Постоянное магнитное поле не изменяется во времени в данной точке пространства ни по модулю, ни по направлению. Его индуцируют индукторы постоянного электрического тока, твёрдые и эластичные магниты.
Переменное магнитное поле изменяется во времени по величине и направлению, образуется индукторами, питаемыми переменным электрическим током. Частным случаем является синусоидальное магнитное поле, которое образуется при питании индуктора от промышленной сети переменного тока или от специального генератора синусоидальных колебаний.
Импульсное магнитное поле изменяется во времени по величине и не изменяется по направлению, его воспроизводят индукторы пульсирующего электрического тока.
По изменению поля в пространстве: однородные, неоднородные. Однородное поле имеет одно направление и модуль магнитной индукции в определенной области пространства. Такое поле может быть получено при помощи катушки тороидальной формы с большим диаметром тора.
При этом практически все поле заключено внутри тора. Неоднородные поля - наиболее часто встречающиеся, их источники - постоянные магниты, различные катушки с током и так далее.
Исходя из вышеперечисленных источников магнитное поле гидроэлектрического плотномера можно охарактеризовать: искусственное, переменное во времени, неоднородное магнитное поле.
.2 Методы расчета магнитного поля
Основной характеристикой МП является вектор магнитной индукции В в каждой точке пространства в каждый момент времени. Это - основная задача расчета МП. Взаимодействие МП сводится к принципу суперпозиции полей, то есть сложение полей в каждой точке пространст