電磁感應的優點范文

導語：如何才能寫好一篇電磁感應的優點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞： 道路照明； 無極燈； 節能環保

中圖分類號： U653.95 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）04-0089-01

現代化城市室外照明不僅僅是傳統概念上對道路、廣場功能性照明，還包括室外的紀念物、招牌廣告、自然景點、建筑物、園林小品等的亮化、美化的景觀照明。功能性照明是為了滿足夜間視覺辨識的生理、心里需要及環境安全性提供的環境照明；景觀照明則是運用燈光創造以觀賞為主的藝術景觀，是自然科學和美學相結合而形成的藝術化照明。

在目前全球能源警長的大環境下，我國照明用電量已占總用電量的10%-20%。按照我國提出的“中國綠色照明工程”，照明節電已成為節能的重要方面。尤其是城市室外照明已經成為現代文明的重要標志，作為城市基礎設施設計的重要組成部分，在照明功能的體現之外它注重的是燈光亮度、色彩對比、表達的是景觀環境，產生的是社會和經濟的價值而不是照明的本身?？茖W節能的城市室外照明將是一個地區文化、科技水平和經濟實力的綜合體現。

一、電磁感應燈的工作原理及特點

電磁感應燈又叫無極燈，其中可分為高頻無極燈和低頻無極燈，且低頻無極燈各項指標更優。顧名思義，無極燈就是沒有燈芯的燈，大家都知道普通的白熾燈是依靠燈芯（電極）的燃燒來提供照明的，包括道路照明上用的比較多的高壓鈉燈、汞燈等都是有燈芯的，無極燈沒有燈芯，靠什么來照明呢？靠的就是電磁感應原理。在環狀的燈管外套著一對鐵芯，鐵芯上包著繞組，當繞組通交流電后，根據電磁感應原理，鐵芯周圍就產生了交變的磁場，變化的磁場產生感應電流，再利用耦合震蕩原理將產生的高頻電壓注入到真空的玻殼或玻管里，使低壓汞和惰性氣體的混合蒸汽產生放電，輻射出紫外線，再通過三基色熒光粉轉化為可見光。正是基于法拉第電磁感應定律的工作原理，電磁感應燈才有了諸多的優點：

（1）長壽命。由于電磁感應燈沒有電極，從而有效的避免了電極燃燒的損耗，壽命一般可達到6萬小時以上，比普通的白熾燈長100倍，即使對比壽命超長的美國GE的高壓鈉燈，也要高出一倍以上（GE的高壓鈉燈一般標稱壽命為2.8萬小時）。

（2）節能。電磁感應燈的功率因數很高，一般都在0.98左右，而高壓鈉燈即使在加裝電容補償后，功率因數也只能達到0.85左右，因此，電磁感應燈的節能效果是毋庸置疑的。另外，電磁感應燈的發光效率達到了80-85Im|W，屬于高光效，雖然比金鹵燈和高壓鈉燈稍低，但是用于室外照明也已足夠。

（3）高顯色性。電磁感應燈采用三基色熒光粉，顯色指數Ra>80，在夜晚色彩還原性好，可以有效的幫助司機和行人分辨各類物體，增加道路交通的安全。色溫范圍較廣，從2700K～6400K，而且有紅、綠、蘭、白、黃等多種顏色可選。

（4）無眩光、無閃爍。電磁感應燈的光源多采用高頻（210-230kHz）電子鎮流器來驅動，無閃爍。

（5）燈功率及電源電壓的范圍寬。電磁感應燈的功率現在可以做到20W～250W，無論在民用還是在工業用途中，它的適用范圍都可以滿足要求。另外，電磁感應燈的適用電壓范圍極廣，從85V～277V，有著較好的通用性和穩定性。

二、電磁感應燈在綠色照明的重要作用

談到綠色照明，首先要理解它的含義，綠色照明的科學定義是：綠色照明是指通過科學的照明設計，采用效率高、壽命長、安全和性能穩定的照明電器產品（電光源、燈用電器附件、燈具、配線器材，以及調光控制調和控光器件），改善提高人們工作、學習、生活的條件和質量，從而創造一個高效、舒適、安全、經濟、有益的環境并充分體現現代文明的照明。

綠色照明在我國并不是一個新鮮的課題，早在1998年1月1日，我國就頒布了《節能法》，在“十一五”規劃中，綠色照明更是十大重點節能工程之一。我國的人均資源，特別是電力資源還是比較匱乏的，目前，我國照明耗電占全國總發電量的10-20%，相當于二個三峽發電站的發電量，因此綠色照明工程的節能意義就顯得非常重大。

根據綠色照明的含義，除了科學的設計外，采用什么樣的照明電器產品在綠色照明中有著舉足輕重的作用，光源是能量轉換成光的器件，是實施綠色照明的核心。對照“效率高、壽命長、安全和性能穩定”的要求，我們可以發現，無論在光效、壽命和安全穩定性方面，電磁感應燈都具有良好的表現，是綠色照明光源的絕佳選擇。

三、電磁感應燈的發展及推廣應用

電磁感應燈既然有如此眾多的好處，那么為什么不大力推廣加以使用呢？我分析原因有以下幾點：

（1）電磁感應燈的推出時間不長，還沒有被廣大的使用者所了解。電磁感應燈目前還僅僅只是在專業的使用者中得聞其名，至于眾多的使用者，根本是聞所未聞。

（2）電磁感應燈的價格不菲，目前還處在一個比較高的地位，和自鎮流式的節能燈及路燈所用的高壓鈉燈相比，雖然有著眾多的優點，不過短時間內還難以被廣泛使用。

（3）電磁感應燈的質量還有待提高，國家標準亟待出臺。目前，國家對于電磁感應燈還沒有出臺相應的標準，電磁感應燈的生產廠家良莠不齊，標準不一，導致用戶對電磁感應燈的信任度不夠，沒有推而廣之的積極性。

（4）電磁感應燈的燈具和安裝方式和現有的路燈燈具不統一，不利于舊燈改造。

電磁感應燈要發展，可以采用試點工程的方式加以推廣。在新建道路的路燈安裝中，可以整條道路使用電磁感應燈，這樣，即能夠達到整條道路的和諧統一，也可以方便統計數據，查看節能效果，使廣大使用者和人民群眾能夠了解電磁感應燈的節能功效，無形之中宣傳了電磁感應燈的良好效果，配合完成了國家有關綠色照明示范崗工程的要求，達到一舉多得的效果。

推廣應用的方法：

（1）加大宣傳力度，提高全社會綠色照明意識。要廣泛深入持久開展綠色照明的宣傳，提高全民的資源憂患意識和節約意識，增強全社會的照明節能意識和可持續發展意識。要充分利用新聞媒體和各種宣傳手段大力宣傳節約資源和保護環境是基本國策，大力宣傳實施城市綠色照明工程的意義和目標任務，大力宣傳綠色照明示范工程的成效和經驗。通過各種生動活潑的宣傳教育，吸引全社會廣泛參與，使綠色照明工程逐步成為全社會的共同意識。

（2）堅持技術創新，推廣普及綠色照明工程，要在滿足城市照明的功能需要的基礎上，堅持科技創新，加大設施投入和新技術、新光源的推廣應用，做到安全可靠、科學合理、經濟實用、維護方便，提高城市綠色照明的效率。在新建和改造過程中嚴禁和杜絕使用高耗能、低壽命、光污染嚴重的燈具和光源。推廣使用高光效、高壽命、節能環保（如：無極燈）等的應用，保證城市照明功效達到節能效果。

（3）建設一批綠色照明示范工程，提升城市照明品位，全面推行具有環保、節能和人文特性的綠色照明工程。

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（一）交互式白板使用的特點

當下，電子白板感應技術有很多，通過對各種技術進行分析和對比，提出教學活動中應該選用電磁感應技術來實現交互式白板的應用。因此，筆者將主要敘述電磁感應技術的特點?？傮w來說，電磁感應技術具有以下幾方面的特點：第一，裝有電磁感應技術的白板受太陽光照射的影響很低。無論是傳統教學的黑板，還是多媒體教學的屏幕，在很大程度上，都收太陽光照射的影響，形成各種反射和漫反射。第二，電磁感應的白板比應用其他技術的白板的使用壽命要長，并且使用過程中的穩定性和精準度都比較高，從而降低了白板維護和保養的成本。第三，白板能實現錄課和錄屏等功能，充分提高了教師授課的效率，學生可以反復觀看教學視頻直至明白教學內容為止。

（二）交互式白板定位的優缺點：

由于在生產和運用過程中，主要選擇應用電磁感應技術的白板，因此本文主要敘述搭載電磁感應技術的白板的定位的優缺點。其設計的基本原理就是射頻原理(RF)，在白板的板芯內配備大量的傳感器，在定位的過程中，接收來自電磁筆的頻率信號，來提高定位的準確性。其優點是：定位比較準確，因此精度和可靠性比較高，使用壽命較長，反應速度較快，并支持鼠標右鍵等操作，能實現與計算機的輔助操作。其缺點是：使用的過程中，必須使用與之配套的專用電磁筆。

二、交互式白板的運用原理

交互式白板作為一種全新的人際交互設備，可以輔助教學活動和會議。在使用的過程中要配合投影機、計算機等設備，才能最大化交互式白板的作用。當下交互式白板主要的功能有：無塵書寫，遠程交流和隨意書寫等。當下在設計交互式白板的過程中，主要選取電磁感應、CCD、紅外線和超聲波等技術，但相比較而言，電磁感應技術由于具備的種種特點，成為應用最廣泛的技術之一。

三、交互式電子白板在高中歷史課堂上的運用

（一）電子白板為歷史畫面的創設提供了便利的條件

歷史教師在應用電子白板的過程中，可以充分運用各種圖片、文字信息、影音資料等。比如在高中歷史必修課三的第一單元中，以《孔子與老子》為題描述孔子和老子的歷史，在具體講述的過程中，要考慮學生個體發展的差異，準備三種不同的教學方案。具體來說，對于歷史知識比較薄弱的學生，以漫畫的形式講述孔子思想中的“仁”和“禮”；對于歷史知識豐富，邏輯思維比較強的學生，以解讀具體文字的形式，講述孔子的“仁”和“禮”。而對于中間層次的學生，結合兩者方式進行授課。同時，教師應該充分認識到備課的重要性，篩選教學視頻和圖片，充分利用電子白板的優勢，實現如虎添翼的目的。

（二）教師運用交互式白板可以掌控教學的進度

課堂教學的時間無論對于教師還是學生來說都是非常寶貴的，因此教師要提高課堂時間的利用率。使用交互式白板，減少了錯誤操作和板書所浪費的時間，增大了與學生的互動頻率，可以有效的掌控教學進度。比如，在高中歷史教學的過程中，教師應該首先考慮教學內容在本章的重要程度，合理分配時間，對于通俗易懂的內容，可以簡單略過，而對于學生理解起來有困難的章節，要重點講解。利用電子筆，實現對教學內容的備注、板書和解釋，從而充分利用課堂教學的每一分每一秒。

（三）教師運用交互式白板可以有效的實現師生互動和教學反饋

交互式白板減輕了歷史教師在操作中的負擔，提高了教學的效率，從而在課堂教學中，有更多的時間來完成于學生的互動，及時了解學生的學習程度和問題。另一方面，一些比較先進的交互式白板配有投票器（ACTIVote），每當歷史教師提出一個問題，學生就可以在投票器中進行操作，當所有學生完成之后，在白板中顯示學生的投票結果，從而及時掌握學生知識學習的結果和程度，為教師制定教學計劃和教學內容提供依據。比如歷史教師為確定學生歷史基礎知識的能力時，可以提問一些簡單的問題，如發生在哪一年？A．1894B．1895C．1896D．1897然后學生回答問題，通過投票器接收學生的信息，從而實現當堂反饋和了解學生歷史基礎的目的。

四、總結

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無線充電從原理上可以分為電磁感應式、電磁共振式和微波傳輸式三種。

電磁感應式的工作原理類似一個分離的空心變壓器，就好像把變壓器的原繞組埋設在地面下，將副繞組安裝在電動汽車上，從而實現電力的傳輸。電磁感應式目前的優點是能實現較大的傳輸功率，能達到幾百千瓦，傳輸效率可以達到90%；它的缺點是供電端與受電端的距離有限，目前最大約為100mm。

電磁共振式的充電是利用電磁共振原理，電源發射端通過振蕩器產生某種頻率的高頻振蕩電流，在發射線圈周圍形成振蕩磁場。當電動汽車進入該磁場范圍，具有相同自振頻率的汽車接受端的線圈產生電磁共振，產生最強的振蕩電流，從而實現電能的傳輸。電磁共振式的能量傳輸只在系統內進行，對系統外的物體不會產生影響，具有很高的傳輸效率，傳輸距離可以達到數米。2012年美國斯坦福大學首次提出了“駕駛充電”概念，汽車在道路上一邊行駛一邊自動充電。該系統的原理是將一系列線圈埋入道路路面下，在汽車底盤裝上感應線圈，當電動汽車駛過道路時，地下線圈與車上線圈產生電磁共振，實現電力輸送。據報道，這種無線充電方式效率可以達到97%。電磁共振式更能應對發射端與接受端的位置偏差，這很適合給運動中汽車充電，因此具有極好的發展前景。美國Witricjt公司開發的電磁共振式系統輸出功率為3.3kW，傳輸距離為200mm下綜合效率達到90%。

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關鍵詞：雷電；過電壓；發電機

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0134-01

1 前言

我國電力系統己步入發展大電網、高電壓與大機組的時代。大型發電站在電力系統中占有舉足輕重的地位，它的安全運營對國民經濟的發展有著非常重要的意義。為了保證不間斷的供電以及高壓設備的正常運行，在電氣設備導電部分本身與大地之間，需要有足夠完善和可靠的絕緣。同時，電氣設備的絕緣若受到損壞，需更換或修復的時間往往很長，這將造成很大的影響。因此，大型發電機雷電過電壓的監測與分析是非常重要和必要的。

2 雷電過電壓概述

雷電是一個非常壯觀的自然現象，由于其強大的破壞性，一直吸引著人們的注意力。云中的水汽電氣化和極性電荷的積累形成雷云，場強的帶電雷電云因為電荷的積累和增加，空氣擊穿電壓，放電雷電云地球，短時間內，大電流，瞬時功率的特點。偉大的雷電流電氣設備上危險的過電壓的主要來源，雷電過電壓根據其原因可分為：直接雷擊過電壓，感應雷電過電壓和雷電波入侵過電壓[1]。

3 發電機的雷電過電壓

發電廠是電力系統的核心，是最重要的電氣設備在電廠發電機。發電機器的安全運行對電力系統的安全性，電源，甚至國民經濟的發展一直是決定性的的地位。雷電問題近年來，事故發生，發生器一次雷電傷害，會引起區域停電事故，造成重大損失。與此同時，發電機的絕緣損壞，是否需要更換或修復通常長，它將產生重大影響。尤其是超高壓電網不斷發展的電網運行大型發電機的容量和覆蓋，大型發電機組更重要的影響。

對于發電機來說，直擊雷的可能性極小。一般大型發電機都是經升壓變壓器與輸電線路連接供電的非直配發電機，主要的雷電過電壓是變壓器高壓側轉換到低壓側的感應過電壓。當線路遭受雷擊時，發電機將會受到變壓器高壓側轉換到低壓側的感應過電壓的侵襲，這種過電壓包括靜電磁感應、靜電電磁感應和電磁感應三種分量。靜電感應分量是指變壓器高、低壓線圈之間的電容和低壓線圈對地電容（包括發電機對地電容）之間的耦合感應過電壓。電磁感應過電壓是由于高壓線圈側通過了雷電行波所造成的強迫電流，借助于變壓器高低壓線圈之間的電磁感應而使低壓側（發電機側）產生的過電壓。鑒于電磁感應過電壓包括了雷電行波的絕大部分能量，其幅值很大，如果不加以限制，就可能對發電機的絕緣造成危害。

為了防止雷電波侵入變壓器高壓線圈，從而損壞變壓器的絕緣，通常都在變壓器高壓側入口處裝設一組避雷器。在這種情況下，考慮到避雷器的動作，（不考慮入口電容Cr）?？紤]到避雷器安裝地點與變壓器高壓側入口端之間有一段距離，由連接線的電感和電容以及變壓器入口電容所構成的回路可能發生振蕩，侵人高翰嘞呷Φ氖導使電壓將比避雷器的殘壓高。

4 發電機的雷電過電壓分析

發電機定子繞組最常見的故障是繞組接地故障，而對發電機破壞最大的故障是同分支匝間短路，異相分支短路和同相兩分支短路。而沖擊電壓，特別是上升時間短，數值大的雷電過電壓，又是造成這些故障最大的原因。在實際運行中，雷電過電壓會對大型發電機定子繞組形成沖擊，使發電機絕緣安全受到直接的威脅[2]。

由于雷電過電壓數值大，上升時間快，時間短，并伴隨著高頻振蕩的特點，為了實現雷電過電壓相對精確的測量，與傳統的分頻器和電磁變壓器是不切實際的。使用適當的光學傳感器的光纖傳輸技術越來越受到人們的關注和發展，尤其是在高壓的情況下，脈沖電壓。這主要是由于光學傳感器有許多優點：高壓力和低壓力通過光纖隔離，具有非常高的絕緣水平；抗電磁干擾能力強，可用于強電磁干擾環境；可以是一個很寬的頻帶，數字測量結果容易，便于計算機處理，靈敏度高，傳感器通常小，成本也相對經濟等等?？梢允褂镁€性電光效應的傳感原理，應用于高電壓和電磁場測量領域。

5 現有的雷電過電壓測量方法

5.1 傳統測量方法

很多方法測量雷電過電壓，方式有分壓電容電壓、電阻和電阻串聯，并聯部分壓力，系統壓力微積分，或改善電極間的距離，減少的方法效果的強度電場傳感頭。目前在電力系統主要用于電壓測量設備電磁式電壓互感器，雖然現在主要用于電力系統電壓測量裝置電磁電壓互感器，但由于其龐大的體積，飽和問題，瞬態特性等不足，用它來測量大型發電機出口端雷電過電壓不能保證其瞬態和準確性。

5.2 光纖電壓傳感器

伴著光伏技術的發展，光纖電壓互感器因此而被發現，這個變壓器沒有鐵磁飽和，動態性能好，高精密測量；高、低電壓之間通過光纖連接，電氣絕緣強度高，體積小，重量輕，不充油，防爆。由于雷電過電壓有很大價值，快速上升的特征時間和振蕩的疊加，所以通常需要測量系統具有很好的響應，所以雷電過電壓的測量光纖電壓互感器是更合適的選擇。

6 結語

隨著大型發電機的運行，對大型發電機雷電過電壓的在線分析和研究很有必要，本文對此進行研究，希望對大家有所幫助。

參考文獻

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關鍵詞:地下管線 探測原理 探測技術

中圖分類號:TU990.3 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(a)-0054-01

1 城市地下管線探測技術的發展及現狀

城市是人類進入現代化社會的標志,是人類賴以生存的物質基礎。在現代化社會中,城市地下管線的建立與完善則是城市正常的生活秩序的基礎與保障,是城市的新的生命線。不同的管線種類對應的管線材料和埋設方式是不同的,因此我們必須采取不同的探測方法才能取得較好的探測效果。20世紀80年代,由于計算機技術、天線技術和濾波技術的發展,基于電磁原理的地下管線探測技術得到了發展與應用,并且取得了較好的效果。20世紀80年代中后期,地質雷達得到了應用,這種技術使得地下管線探測的應用領域更加廣泛,探測精度也得到了提高。該技術除了可以探測到地下的金屬管線還可以探測到其他的材質,如水泥、塑料、陶瓷等。

2 城市地下管線探測技術

2.1 城市地下管線探測技術基本原理

地下管線的存在往往會改變天然的或者人工的地球上物理場的分布情況,而后會產生異常。通過對著這些異常的分布情況、形態及性狀的研究,可以獲得與地下管線位置相關的資料,為我們進行地下管線合理的鋪設奠定了理論基礎。由于探測和研究的物理場的不同,探測方法的種類很多,我們以表格的形式對比電磁感應法和地質雷達兩種方法的優缺點。

2.2 城市地下管線常用探測方法

上面提到了管線探測技術的基本原理,與之相應的是管線探測常用的方法。簡單來說,由于城市地下地質構成的不均勻性、管線的種類材質特性和埋設方式的不同,不同的地下管線采用不同的探測方法。地下管線探測方法一般來說分為兩種:一種是經常應用在管線復雜地段探測中的井中調查和開挖樣洞的方法;另一種是目前應用最為廣泛的方法—— 井中探測與儀器調查相結合的方法。在各種物探方法中,就適用范圍和應用效果來說,直接法為最優。電磁感應法在電探測法中的適用范圍最廣,具有抗干擾能力強、探測精度高的、成本低、工作方式靈活等特點。

3 針對不同管線采用合適的探測方法

（1）采用電磁場感應法探測金屬管線;電磁場感應法通常利用發射機發射電磁場,進而地下管線受到電磁感應產生感應電流形成電磁場,最后只需要通過接收機接收由地下管線形成的電磁場,最終達到追蹤、定位地下管線的目的。但是,當管線存在暴露點相鄰管線存在干擾時,優先使用直接法。直接法儀器輕便,操作簡單。

（2）采用感應法和夾鉗法處理電力電信管線;由于電力、電信管線自身常帶有電磁信號,因此,感應法適用的效果比較好。鉗夾法中的耦合環可以把電磁信號加載到被探測的管線上,對管線進行追蹤和定位,在電力、電信管線的探測上取得了比較好的效果。

（3）采用直接法處理燃氣管線;燃氣管線對安全性能要求比較高,一般情況下可用磁感應法去探測,但是,對于有防爆裝置的探測儀器,采用直接法的效果更好。

(4)電磁波法處理埋深較深、遠距離的管線;電磁波法是探測方法中比較前沿的一種技術,他用到的一個很重要的探測儀器就是地質雷達。對于埋深較深和遠距離才有暴露點的管線,需要通過雷達進行橫斷面掃描,對雷達波發射回來的圖像進行分析和研究,直接確定管線的地理位置甚至埋藏深度。在進行雷達掃描之前,我們最好對管線的走向進行詳細的調查,有針對性的進行掃描斷面,這樣得到探測效果比較精準。

4 地下管線探測技術存在的問題及解決策略

4.1 非金屬管線的現狀和特點

隨著科技和材料科學的不斷進步,在過去不斷使用的金屬管線逐漸被非金屬管線所代替。地下管線中的非金屬材料有:玻璃鋼、混凝土管、工程塑料、復合塑料等,這些材料擁有金屬管線的不可比擬的優點比如:質量輕,抗老化、耐腐蝕、使用周期長、便于施工、成本低等。但是同時它又存在著電性能差,無絕緣性,對于信號的接受能力比較差。因此,許多現存的探測技術不能應用到其中。

4.2 非金屬管線在探測中存在的問題

在非金屬的探測中,由于探測設備的功率大、靈敏度高、信號強,致使干擾也會增強,最終使得管線埋深誤差增大。在混凝土管線探測中,由于實際情況中管線的埋深不一致、管徑的不相同,即使采用插穿示蹤線的方法,探測信號也是不穩定不連續的。地質雷達在非金屬的探測中使用的較多,但是由于其特性的限制,該技術只能在同一斷面內實現點對點的探測,無法連續的對整條路線進行探測,并且容易受到周圍介質物理特性的影響。所有的這些問題都是我們亟待解決的。

4.3 解決問題的策略

通過對以上問題的分析和討論,我們應該采用地質雷達和管線探測儀相結合的技術進行改進。首先,我們可以使用管線探測儀對非金屬管線運用示蹤線法和電磁感應法確定管線走向和埋深等信息。然后根據實際情況,利用地質雷達法進行驗證。對非金屬管線的探測,我們可以采用多種技術并用的方法達到最好的效果。在實際的工作中,我們要結合每種探測技術的優點,制定合理有效的探測方案,將對地下管線的探測技術提高到一個新的水平?？傊?地下管線材質的各異性、埋設的隱蔽性加上城市地下地質的多樣性,決定了地下管線的探測的復雜性。我們除了要熟練的掌握探測技術,獲得高質量的探測數據外,同時還要合理的參考現有的管線數據資料,根據實際情況,精準的獲取探測數據,為城市地下管線的鋪設提供理論依據。

參考文獻

[1]李光洪,陳金國,陳勇.城市地下管線探測技術探討[J].測繪,2010(6):279-281.

[2]馬忠海,楊棟,張倩.城市地下管線探測技術研究[J].中國產業,2011(1):78-79.

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目前，在多媒體教室的應用中，常用的解決方案以投影機、實物展臺、計算機等為主。這樣的解決方案能方便的將實物、計算機教學課件、視頻、音頻等教學內容呈現在學生面前，然而在絕大部分教學實踐中，傳統的“板書”依然是最常用的教學手段，因為通過板書，教師可以隨時插入教學內容，可以有效地控制教學進程。于是，多媒體教室和板書相結合的方式被許多教師所喜歡。交互式電子白板正是在這種需求背景下進入到教師和學生中間，逐漸成為不可或缺的教學工具。

交互式電子白板是一種教育或會議輔助人機交互設備，它可以配合投影機、電腦等工具，實現無塵書寫、隨意書寫、遠程交流等功能。從硬件原理上來說，交互式電子白板融合了大屏幕投影技術、精確定位的測試技術等?，F階段的國際或國內市場上，有多種技術可以實現電子白板精確定位，具有代表性的是電磁感應、紅外線、電阻、超聲波、CCD光掃描等技術。每種技術都有不同的特點和優勢，在電子白板市場上占有一定的份額。國際權威市場調查機構的分析報告中表明，在2006年1~3季度國際市場上，電磁感應技術占31.87%，紅外技術占17.4%，其它技術占51%。

本文主要從實現技術角度對目前不同的電子白板精確定位測試技術進行詳解。

一、電阻膜

電阻膜技術原理是：電子白板基本結構是由多層膜組成，包括水平線電阻膜、絕緣網格、導電膜、絕緣網格、垂直電阻膜等，組合膜與使用區域大小相同。在電阻膜上加一個固定的電壓，在沒有外力作用下，導電膜不接觸電阻膜，沒有電壓被測得，不會有定位的信息反應。當用硬物壓在電阻膜的某一點時，電流通過導電膜被測試電路讀取，這個電壓與觸摸點的位置有關，根據從水平和垂直方向讀取的電壓，可以換算為觸摸點的X、Y方向位置。電阻式觸摸屏是一種網格掃描實現方式，特點是有物體壓住膜的表面時，可以反應出物體壓住的位置。

二、電磁感應

其工作原理是：電磁波可以通過空氣和絕緣物體進行傳播，電磁感應式是采用一支可以發射電磁波的筆，水平垂直兩個方向排列的接收線圈膜組成，膜的大小與顯示區域相同。定位原理是發射電磁波的筆按間歇方式發射電磁波，當筆靠近接收線圈的膜時，線圈上會感應到筆發射的電磁波。離筆最近的線圈組感應到的電動勢越高，根據水平方向和垂直方向感應到的電動勢，通過計算可以獲得筆所在的X、Y坐標位置。

電磁感應技術的優劣勢分析：

優勢：定位相對準確；書寫過程中有壓感，即根據書寫的輕重不同，筆跡的粗細會不同；顯示區域的均勻度較好。

劣勢：必須使用專用筆才能書寫，不能做觸摸操作；不方便教學管理；反應速度不夠快，即書寫的筆過去之后筆跡才出現；怕劃傷，一旦中間出現劃傷整塊板就可能不能用了；難以實現超大面積的版面制作。

采用此項技術的主要廠家：

英國：Promethean和GTCO

加拿大：SMART

美國：Numonics

中國：巨龍、天士博等

這是一項早期電子白板常用的技術，目前市場份額相對穩定。

三、紅外

紅外技術的原理是：由密布在顯示區四周紅外接收和發射對管形成水平和垂直方向的掃描網格，形成一個掃描平面網，當有可以阻擋紅外光的物體阻擋住網格中的某對水平和垂直紅外掃描線時，就可以通過被阻擋的水平和垂直方向的紅外線位置確定X，Y坐標。

紅外技術的優劣勢分析

優勢：定位準確、精度較高；無需專用筆、可用手指、教鞭等進行書寫或觸摸操作；不怕劃傷，即便板中有任何劃傷也不影響操作使用；使用壽命較長；反應速度較快；造價較低。

劣勢：無壓感反應(可用軟件彌補)；可能受強紅外光的影響。

采用此項技術的主要廠家：

美國：3M

英國：Sahara 和Luidia

日本：HITACHI

中國：鴻合

根據國際權威市場調查機構的分析報告，在世界市場上紅外技術的交互式電子白板技術的產品2005年占9%，2006年占世界市場份額的17.4%，應用呈快速增長的勢頭。被越來越多的用戶所接受，成為教育行業喜歡的產品。

四、超聲波

超聲波技術的原理是：利用超聲波的傳輸速度較慢的特性，根據超聲波發射到接收時間計算出發射點到接收點的距離。使用在平面定位上的原理采用的是在屏幕的一邊放置兩個按固定距離分布的超聲接收裝置，用于定位的筆是一個超聲波發射器，當筆移動在屏幕的表面時，所發射的超聲波沿屏幕表面被接收器檢測到，由收到超聲波的時間可以換算出筆與兩個接收器的距離。采用三點定位的原理，即根據三角形已知三個邊長可以確定筆所在的頂點原理，計算出筆所在的位置坐標。

五、CCD光掃描

CCD光掃描原理是：在顯示區域的一邊設置兩個固定距離的CCD線陣探測器和紅外發射器，對準顯示區域。在顯示區域的另外三邊設置可以反射光線的反射膜，在沒有物體阻擋時，線陣CCD檢測到的是一條完整的光帶。當有物體在顯示區域中擋住光線傳播路徑時，在線陣CCD檢測到的光帶中會出現無反光區域，分布在兩個角的CCD分別檢測到的遮擋區域反應在線陣CCD的對應區域，根據對應的區域計算出物體在顯示區域的位置，是一種交叉點測試定位方式。

篇7

關鍵詞：DOE；Minitab；轉速傳感器；輸出電壓；精確控制

1 概述

磁電式傳感器運用電磁感應原理，將輸入的運動速度轉換成感應電動勢輸出，具有不需要供電電源、電路簡單、性能穩定、輸出阻抗小等優點[1]。磁電式轉速傳感器廣泛應用于發動機轉速測量，在監控發動機狀態過程中發揮著重要作用。當發動機工作時，具有導磁性的音輪旋轉，通過傳感器線圈的磁通量發生周期性變化，傳感器線圈中產生周期性電壓，通過對輸出電壓處理計數，測出齒輪轉速[2]。

根據磁場回路的大小，磁電式傳感器可分為開放式磁電轉速傳感器和半封閉式磁電轉速傳感器。開放式磁電轉速傳感器外殼是不導磁的，線圈在磁鋼和音輪組成的大回路的磁場下工作，音輪旋轉時產生交變的磁場，使線圈產生感應電勢。開放式磁電轉速傳感器對磁鋼的要求不高，一般采用普通的鋁鎳鈷永磁材料。雖然在使用過程中磁性能容易下降，但可以在外部用重新充磁來調整，容易返修。半封閉式磁電轉速傳感器是由鐵芯、磁鋼、導磁體、外殼組成的E形磁導體和音輪構成小回路的磁場，當音輪旋轉時，磁場變化，在線圈內產生感應電動勢。半封閉式磁電轉速傳感器要求磁鋼的磁性能強，一般采用釤鈷磁鋼。半封閉式磁電轉速傳感器在使用中如果磁性能下降，很難再重新充磁。由于易調整的特點，目前我廠的磁電式傳感器以開放式磁電轉速傳感器為主。下文論述均以開放式磁電轉速傳感器為基礎。

目前，我廠轉速傳感器輸出電壓的控制較為粗放，一致性較差，實際測量結果與設計指標誤差較大，設計存在反復，影響研發周期。本文基于實驗設計（DOE）方法，對輸出電壓進行流程分析及降噪處理，運用Minitab軟件，通過實驗方案設計、實施、分析，構建合理模型，給出擬合公式，并經預測、驗證，提出有效的控制手段。

2 流程分析

轉速傳感器是根據電磁感應原理設計的，完整的測量系統由傳感器及音輪兩部分組成。音輪按齒形不同可分為端面齒音輪與徑向齒音輪，如圖1所示。以徑向齒音輪為例，傳感器的測量端正對音輪的齒，傳感器的測量端與音輪的齒之間存在間隙，音輪轉動時，間隙交替變化周期性地改變磁路中的磁阻，磁阻周期性的變化引起通過線圈磁通量的變化（見圖2），線圈兩端輸出周期性、上下對稱的脈沖電壓信號，如圖3所示。隨著音輪轉速的升高，輸出電壓幅值增大，直至達到飽和。

a.端面齒音輪 b.徑向齒音輪

轉速傳感器將非電量轉速信號轉換為對稱的脈沖信號，脈沖的頻率值與轉速的關系為：

其中，n為音輪轉速，f為脈沖頻率值，Z為音輪齒數。

由于音輪齒數Z為常數，從式（1）中可以看出，轉速n與脈沖的頻率值f成正比關系。

轉速傳感器一般由鐵芯、磁鋼、外殼、端蓋及線圈等組成，鐵芯在為傳感器提供磁通路徑的同時也作為骨架供繞制線圈用，圖4所示為磁電式轉速傳感器典型結構。

輸出電壓峰值Em=NBSω （2）

其中，N為線圈匝數，B為通過線圈的磁感應強度，S為線圈橫截面積，ω為線圈切割磁場角速度。

B主要由磁鋼磁感應強度B0和鐵芯磁導率μ兩大參數決定，其他影響因素有傳感器y量端與音輪之間的間隙δ、音輪材料磁導率μ'等。

S由骨架外徑D1及線圈外徑D2決定，如圖5所示，線圈外徑D2又與匝數N、漆包線直徑d、骨架長度L相關。

ω由音輪齒數Z和音輪轉速n決定。

3 降噪處理及實驗方案設計

對于某個確定的測量系統及固定的測量頻率，音輪間隙δ、音輪材料磁導率μ'、骨架外徑D1、漆包線直徑d、骨架長度L、音輪齒數Z、音輪轉速n可視為常量。主要變量為線圈匝數N，磁鋼磁感應強度B0，鐵芯磁導率μ。由此，確定響應為低頻輸出電壓峰值Em，實驗設計變量為線圈匝數N，磁鋼磁感應強度B0，鐵芯磁導率μ。

水平選擇：3因子，2水平，3個中心點，全因子，共11次實驗。

響應變量與參數：以某型轉速傳感器為例，線圈匝數[1800，2000]，

磁鋼磁感應強度[1000，1200]，鐵芯磁導率[24000，30000]。

運用Minitab軟件生成的實驗設計方案如圖6所示。

4 實驗實施

通過Ansoft/Maxwell 3D有限元仿真分析軟件對低頻輸出電壓峰值進行仿真計算。仿真結果見圖7。

5 實驗分析

運用Minitab軟件對實驗結果進行分析。低頻輸出峰值的主效應圖見圖8，無交互效應。由圖8可見，三個變量對響應的影響均顯著，從斜率來看，對響應的影響程度排序為磁鋼磁感應強度>線圈匝數>鐵芯磁導率，這與圖9所示的Pareto圖結果一致。

6 模型構建

運用Minitab軟件對實驗結果進行因子回歸分析。得到如下回歸方程：

低頻輸出峰值=-0.914+0.000279線圈匝數+0.000679磁鋼磁感應強度+0.000005鐵芯磁導率

模型合理與否的關鍵指標如下：R-sq=97.52%>80%，R-sq（調整）=96.46%>80%，R-sq（預測）=95.04%>80%。線圈匝數P值=0.000

7 預測及驗證

運用Minitab軟件生成響應與變量的曲面圖和等值線圖。圖10～圖15分別為鐵芯磁導率取24000、27000、30000的情況下低頻輸出峰值與磁鋼磁感應強度、線圈匝數的曲面圖和等值線圖。由圖可見，低頻輸出峰值與磁鋼磁感應強度、線圈匝數呈正相關，并且可粗略地通過為磁鋼磁感應強度、線圈匝數賦值，對低頻輸出峰值進行控制。

圖16～圖18為分別為鐵芯磁導率取24000、27000、30000的情況下低頻輸出峰值（0.55～0.58）與磁鋼磁感應強度、線圈匝數的等值線圖。通過在圖中白色區域取值，可將低頻輸出峰值精確控制在0.55～0.58范圍內。

運用Minitab軟件進行響應優化預測。如圖19所示，取目標值0.565（0.55與0.58的均值），得到結果：當線圈匝數=1854.9945，磁鋼磁感應強度=1200，鐵芯磁導率=27151.8260時，可使低頻輸出峰值預測值達到0.565。關鍵指標：合意性指數=1，擬合值標準誤=0.00630，95%置信區間為（0.55011，0.57989），95%預測區間為（0.53125，0.59875），表明預測結果可信。

運用Ansoft/Maxwell 3D有限元仿真分析軟件進行驗證，線圈匝數取1855，磁鋼磁感應強度取1200，鐵芯磁導率取27152，仿真結果為0.56073，與預測值0.565相比，兩者誤差僅1%，構建的模型得到驗證，其擬合度較高。

8 控制計劃

基于回歸方程，運用等值線圖和響應優化器，通過為線圈匝數、磁鋼磁感應強度、鐵芯磁導率賦值，可精確控制輸出電壓，實現其數值望大、望小及望目等目的。

9 結論

本文基于實驗設計（DOE）方法，對輸出電壓進行流程分析及降噪處理，運用Minitab軟件，通過實驗方案設計、實施、分析，構建合理模型，給出擬合公式，并經預測、驗證，提出有效的控制手段。

參考文獻

篇8

關鍵詞：航空軸承內環 感應加熱 硬度

引言

在航空發動機結構中，高壓壓氣機轉子后軸承屬主軸軸承，工作時支撐著發動機的高速旋轉轉子，屬高速旋轉件，亦是關鍵件，工作時最高轉速達17626r/min，對發動機的安全可靠工作起著非常重要的作用。高壓壓氣機轉子后軸承為內圈無擋邊的圓柱滾子軸承，軸承內環與高壓壓氣機轉子軸頸過盈量最大達到0.038mm，其主要分解工藝方法是采用拔卸工具。因此，在常溫下任何分解操作不當都易造成高壓壓氣機轉子后軸頸外表面產生嚴重拉傷、拉溝、甚至報廢，嚴重影響航空發動機的生產交付。

感應加熱是一種典型的電加熱。主要是利用電磁感應的方法在被加熱工件的內部產生電流（即渦流），通過渦流產生的渦流熱來加熱工件。該方法具有加熱效率高、節能；溫度易控制和調節；升溫快；無明火，可控性好等優點。特別適用于圓筒形導電物體的加熱，在軸承分解中使用方便。

1.感應加熱原理及設備參數選擇

1.1感應加熱的基本工作原理

如圖1所示，導電物體被置于交變電磁場中，利用電磁感應的渦流及磁滯所產生的熱量加熱，它是電磁感應、渦流的集膚效應及熱傳遞三項基本原理的實際應用。集膚效應表明：電流或電壓以頻率較高的電子在導體中傳導時，會聚集于導體表層，而非平均分布于整個導體的截面積中。頻率越高，趨膚效用越顯著。電流在表面流動，中心則無電流。同時，渦流的電流密度由物體的表面向內部方向按指數規律衰減。

1.2分解工藝方法

由于高壓壓氣機轉子后軸承內環感應加熱后，向軸頸傳遞熱量較快，因此分解過程應迅速。通過研究分析，若在加熱過程中，將高壓壓氣機轉子后軸頸置于豎直向下，軸承內環感應加熱后在自重作用下能夠實現自動脫落。采用該方式，保證軸承內環分解迅速，不會造成高壓壓氣機轉子后軸頸外表面產生機械損傷。但加熱后應保證軸承內環溫度不能超過最高允許溫度。

1.3設備基本參數確定

感應加熱器的設備參數一般根據工藝要求的功率、軸承內環的外形尺寸、材料性能等來計算線圈的匝數、導線的截面、加熱頻率大小及磁路的結構等。

1.3.1 線圈匝數

因影響因素較多，常采用如下經驗公式來確定線圈的匝數：

3.檢測

3.1殘磁檢測

對于航空軸承而言，若殘磁量較大，對航空發動機的安全使用存在很大隱患。不同于電阻加熱、電弧加熱等其它加熱方法，軸承內環經過感應加熱后存在殘磁。經檢測，軸承內環殘磁值符合GJB 269A-2000《航空滾動軸承通用規范》中，軸承外徑﹥50～120mm，殘磁最大值不大于0.6mT的規定。

3.2硬度檢測

為了檢測高壓壓氣機后軸承內環在感應加熱后機械性能的變化情況，本論文對實驗件進行了硬度檢測。檢測結果表明，軸承內環感應加熱前、后，硬度無明顯變化。并符合GJB 269A-2000《航空滾動軸承通用規范》中，同一零件的硬度差不超過1HRC的規定。

結束語：

本論文研制的中頻感應加熱設備，工作穩定，體積小，經加熱后的軸承內環殘磁值小于0.2mT，表面硬度無明顯變化，完全符合GJB 269A-2000標準。該設備除用于小型軸承的分解外，也可用于其它具有類似配合的導電工件分解，如隔圈、軸外襯套等，并廣泛用于汽車、機床、鐵路等行業。

參考文獻：

篇9

Research on Power Transmission Mode and Development Trend of Wireless Delivery

朱先清 ZHU Xian-qing；牛華慶 NIU Hua-qing

（山東電力集團公司臨沂供電公司，臨沂276003）

（Linyi Power Supply Company，Shandong Electric Power Corporation，Linyi 276003，China）

摘要：對常規電力輸送和無線電力輸送從傳輸原理上進行介紹，主要描述了常規電力輸送架空線路傳輸的具體組成結構和無線輸電因傳輸距離不同而使用的傳輸原理。并從傳輸的靈活性、安全性和經濟性三個方面比較了兩種電力傳輸各自的優缺點，突出了無線電力傳輸在輸電過程中具有良好的發展前景。以無線輸電的三種原理，分別闡述了今后主要的發展方向。

Abstract: The conventional power transmission and wireless power delivery in the transmission principle are introduced, this paper mainly describes the specific structure of conventional power transmission especially overhead line transmission and wireless transmission with different transmission distance by using transmission principle. And from the three aspects of transmission that are flexibility, safety and economy，through comparing the advantages and disadvantages with two kinds of power transmission, the wireless power transmission in the transmission process shows good prospects for development. The three principles of the wireless transmission respectivelydescribe the main development directions.

關鍵詞 ：電力輸送；架空線路；無線；磁耦合共振

Key words: power transmission；overhead line；wireless；magnetic coupling resonance

中圖分類號：F407.61文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2015）20-0193-03

0引言

電能從被探索、研究，到全面應用，在人類歷史上不到300年歷史，卻已極大地推動了人類社會的進步；現今，人們的日常生活以及社會的正常運轉，工廠的生產作業都離不開電能，它與人類息息相關，是最重要的能源之一。而輸電，即電能的傳輸在該過程中是極其重要的環節，是電力整體系統的關鍵組成部分，它與變電、配電和用電一起構成整個電力系統[1]。通常，人類所能支配的電能由發電廠產生，經由負荷中心調控，分配到下級用電單位；這個過程中，輸電將相距幾十至數千千米不等的發電廠與負荷中心聯系起來，使電能的利用超越地域的限制，更加靈活、方便，相較于其他能源的輸送具備效率更高、損耗更低、環境污染程度小等優點。

目前，大規模建設的電網電力傳輸，因鋪設方式與結構形式的不同，可簡單劃分為架空輸電線路輸送和地下輸送線路輸送；架空輸電由線路桿塔、導線、絕緣子等構成，架設在地面之上。地下線路主要是使用電纜，鋪設在地下或水域下。架空線路以其架設及維修相對方便，成本也較低優勢相對于地下線路造價高、鋪設難度大、發現故障及檢修維護等均不方便的缺點，使得采用架空線路輸電是最主要的方式。而地下線路主要用于架空線路架設困難的地區，如城市或其他特殊地區輸電。架空線路輸電是有線電力傳輸主要作業方式，大部分電力傳輸都涉及該種形式，一般遠距離輸電，需要提高電力電壓進行輸送，如傳輸距離超過50km，輸送電壓要求達到110kV，為高壓輸電，配套的設備（如變壓器等）設備要求高，相應的使用和維修成大，同時輸電過程存在的較大危險隱患以及維修困難等缺點；容易受到氣象和環境（如大風、雷擊等）的影響而引起故障，電網的形成需要占用大量土地，超高壓或特高壓交流輸電還會造成電磁干擾等，在如今科技高度發展，電網覆蓋程度不斷壯大的今天，以出現諸多不便與困擾。

無線電力傳輸是近十年來得到極大重視和不斷研究、發展的電能傳輸手段，該項技術早在19世紀中后期就被特斯拉提出，認為可以借用地球本身與大氣來進行遠距離輸電，后來雖然由于資金等原因未能實現[2]，但這一理論研究為無線輸電提供了研究的基石。目前，無線電力傳輸還不是很成熟，在一些領域，尤其是手機、家用電器等用電設備的供電與充電已研發出相應的產品；但是，如常規的電力輸送（以架空輸電為例），實現遠距離的基站與基站的電力傳輸還停留在實驗階段或因傳輸效率等問題未能實現大面積使用推廣。在今后的不斷研究中將突破技術障礙，實現無線輸電電網的改革。目前，最遠的無線傳輸是2015年3月12日，日本三菱重工也宣布，科研人員將10千瓦電力轉換成微波后輸送，其中的部分電能成功點亮了500m外接收裝置上的LED燈，說明無線傳輸在取代和應用是可能的。

1常規電力傳輸

常規電力傳輸是現今電力傳輸的主要實現方式，基于電流在導體中傳導，進而傳送電能的基本原理來完成整個過程。其中最主要的架空線路傳輸一般由導線，傳導電流的核心部分；避雷針，置于桿塔頂，減少雷擊的可能，保證輸電線的安全；桿塔，支撐線與避雷針，保證線與線、線與地面之間的距離；絕緣子，使線之間、線與地面之間絕緣；金具，支撐、固定和連續線與絕緣子；桿塔基礎，確保桿塔不會因為外力或突發事件（如大風、地陷等）而上拔、下沉或傾倒；拉線，用來平衡導線橫向載荷，減少導線之間張力，降低使用成本；接地裝置，通過基桿塔的接地線或接地體與大地相連，防止雷擊時線路損壞。針對特殊地域（跨河、跨海等）和城市電路輸送，常采用地下輸送線路輸送，可基本消除雷擊影響的可能，不占用可使用土地，但鋪設和維護成本過高，不適用遠距離輸送，使用范圍窄；除卻與桿塔相關的構建，其余組成與架空線基本相同，增大了絕緣性能，防止電流泄露。

2無線電力傳輸

無線電力傳輸根據輸電距離可分為三類，即短程無線供電、中短程無線輸電和遠程（超遠程）無線電力傳輸[3-4]。不同的無線輸電方式所采用的原理存在差異，但其基本構成基本由五部分組成，分別為電源（發電設備）、整流器、逆變器、線圈（可為變壓器或發射電波線圈）、負載（用電設備）組成，具體結構如圖1。短程無線供電是基于電磁感應原理運作的，最典型的電磁感應在輸電中的應用是變壓器使用。變壓器由一個磁芯和二個線圈（初級線圈、次級線圈）組成；當初級線圈兩端加上一個交變電壓時，磁芯中就會產生一個交變磁場，從而在次級線圈上感應一個相同頻率的交流電壓，電能就從輸入電路傳輸至輸出電路，實現短距離或超短距離電能的傳輸[5]。電磁感應突出的特點是帶點端與用電端可為非接觸式連接，其電能發射端的線圈（連接電源）與接收端的線圈（用電產品），處于兩個分離的裝置中，電能通過感應線圈傳送，這類似一個線圈間耦合不緊密的變壓器。

這種變壓器原理適用于供電的防水設計、不能直接接觸的供電設計（如人造器官的電池充電）等新型技術的需求。

中短程無線電力傳輸是基于電磁共振耦合或電磁波射頻的原理實現的，當供電與用電設備之間的距離大于感應線圈直徑的8倍時，此時穿過電磁感應線圈的磁感應強度大幅削弱，使電能傳輸的效率降低而嚴重影響電能的傳輸。而電磁共振耦合可實現超過該距離的電能傳輸，具體而言，整個傳輸系統由兩個主要的線圈構成[6]；一個線圈與電源相連向外發射電磁波，為非輻射型磁場，另一個線圈的固有頻率設計為磁場頻率相同，振蕩電流最強，而“接收”電磁波，實現電—磁—電的轉化，即一個無線的電能傳輸。借用電磁共振耦合的原理完成的無線輸電距離已完全覆蓋了常規工廠或家庭電器設施用電和手機等電子設備充電的需求，使充電和用電變得更加便捷是重要的應用方向。

遠程或超遠程無線電力傳輸使用的技術手段是微波和激光[7]。一般認為以無線電磁波的形式進行遠距離的電力傳輸不太合適，因為理論認為，電波波長越長其定向性越差、彌散性越高。而微波波長在300MHz~300GHz是介于無線電波與紅外線之間，兼具無線電波傳遞方向性好與紅外線衍射（穿透性）的特點，可用于遠距離能量的傳輸；激光具備定向性、高亮度性和高能量性，在忽略阻礙物的條件下，很適合電能的遠距離無線輸送，但穿透性差且由于激光的高能量性可能帶來安全隱患。因而，目前兩種方式以其各自的優點在遠程無線電力輸送中都作為研究的方向。

3優缺點比較

3.1 靈活性

靈活性即電力輸送距離可靈活變化，對于某一需求電路可直接使用或變化輸電距離時添減材料和設施可以達到。對于有線電力傳輸，是通過電流在導體內傳遞來傳輸電能的，在不考慮超高電壓輸送情形下，一定范圍內改變輸送距離，只需設置對應的架空線即可；即便改變距離超過對應電壓可輸送的距離，為了降低輸送過程中電能的損耗，提高輸送線路電壓及其安全配到設施、升高線路距地高度就能滿足輸送要求。具體的各級電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離如表1[8]。

無線電力傳輸根據傳輸距離的不同所選擇的傳輸工作原理也有差異，短距離——電磁感應，中距離——電磁共振耦合，長距離——微波或激光[9]；對于不同距離的電力輸送和供電需求設計的電力傳輸裝置，其工作原理是預先設計并固定使用的，用途和適用范圍（距離）不容易改變，針對性強，但使用靈活性較差。同時，由于無線電力傳輸原理多，使用面更廣，對于有線輸電不易或不可能完成的傳輸作業均可實現，如“免電池”無線鼠標、植入式醫學器件充技術、“無尾”電視、外太空能量向地面的輸送等均是無線輸電廣泛應用表現形式[10]。

3.2 安全性

常規電網或家庭、工廠布線都離不開電線與連接元件，防止電線直接裸露在空氣中造成觸電或線與線之間的短路，通常在電線周圍裹上絕緣子等絕緣體。但是用電與輸電時刻發生在人們的周圍，大量的電線與插座等在絕緣子老化后，很可能造成觸電或短路的危險，嚴重影響使用安全。而無線電力傳輸的主要三種均是以電——磁（電磁波或磁場）——電的形式傳遞，讓“電流”通過空氣或其他介質傳播，不會使使用者或處于介質的人員有觸電的感覺，且無線電力傳輸技術不產生輻射，部分已無線電力傳輸研發的產品其安全性已經通過FCC、IEEE和CCC等標準認證，不會產生危險，避免了帶電插拔、電源線短路等等可能的安全隱患。如2008年8月英特爾信息峰會上演示了采用電磁共振耦合的原理隔空1m為60W等泡供電，雖然效率只有75%，但基本滿足日常燈泡供電的距離需求，不會因為布置電線而存在任何隱藏的危險。在確保安全性的前提下，中短程無線供電方式將可以徹底解決家庭、工廠布線凌亂、電器位置固定、插座破壞建筑布置美觀等等問題，具備可靠地安全保障[11]。

3.3 經濟性

短程電磁感應中的磁場，中程或遠程的電磁波（微波和激光可視為電磁波）傳播過程中不需要介質，甚至在真空中的速度接近光速。電力傳輸只需鋪設發射端和接收端，兩端主要部件均由調理電路和線圈組成，檢查兩端是否能正常工作即可維護整個輸電線路，成本較低。而常規的有線電力傳輸過程需要借助介質，一般為金屬介質，雖然在傳播速度同樣接近光速，但傳播距離和傳播效率受介質影響。電網中使用較多的為架空線路，其使用的介質導線材質常使用的有三種材料——銅、鋼和鋁。以傳遞過程中的電壓、傳輸距離及最大負載作為使用材質選擇條件，使用最多的銅芯鋁絞線，電壓越高，導線截面越大。傳輸線路的鋪設成本隨距離的增加而增加，隨電壓的增加而增加。以銅芯鋁絞線為例，由于傳輸距離的改變，承載功率由10kW增長到35kW，線截面積對應的由1mm2增加到6mm2。不僅如此，對于架空線路而言，配套的配電、桿塔和其他安全設施也極大提高了成本。電壓提高時，相應的設備，尤其是與安全與傳遞效率相關的設備，成本呈幾何線增漲。架空線大部分鋪設在野外，而且高壓輸電桿塔較高，對于維護和修理的難度很大、成本較高。

4無線輸電的發展前景與方向

無線輸電作為一種新型的技術還不太成熟，在傳輸效率與功率上還需進一步的高[12]。以磁感應原理的無線電力傳輸由于距離的限制，目前只應用于供電、用電部分距離很近的情形，如變壓器和芯片信息識別等。中程的“磁耦合共振”是最可能替代目前架空線路的無線傳輸技術，其傳輸的距離和效率與兩端線圈大小直接相關，實現兩端線圈完美共振，并研發能提高傳輸距離與傳輸功率的線圈結構，將會對無線電力傳輸有著極大地推廣作用；其次，工廠用電機械、家用電器、手機等用電設備的充電與電源之間的距離在“磁耦合共振”輸電的距離之內，借用“磁耦合共振”代替傳輸導線、簡化傳輸結構、提高使用安全為當前及今后無線輸電的主要研究路線。隨著科技的發展，對能源的需求與日俱增，地球能源有限，從太空獲取額外的能源并輸送到地面是將來發展的必然趨勢，而遠程的無線輸電成了必要的基礎，對微波與激光輸電效率以及輸電環境適應性成為今后的研究方向。

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篇10

渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成,如圖1所示:

被測流體沖擊渦輪葉片,使渦輪旋轉,渦輪的轉速隨流量的變化而變化,即流量大,渦輪的轉速也大,再經磁電轉換裝置把渦輪的轉速轉換為相應頻率的電脈沖,經前置放大器放大后,送入顯示儀表進行計數和顯示,根據單位時間內的脈沖數和累計脈沖數即可求出瞬時流量和累積流量。

渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動,并沖擊渦輪葉片時,便有與流量qv 、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上,推動渦輪旋轉。在渦輪旋轉的同時,葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線,改變線圈的磁通量。根據電磁感應原理,在線圈內將感應出脈動的電勢信號,此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比,即:

其中,qv為流體的體積總量,N為變送器產生的脈動總數;ξ為流量系數。

ξ是渦輪變送器的重要特性參數,不同的儀表有不同的ξ,并隨儀表長期使用的磨損情況而變化;其含義是單位體積流量通過變送器時,變送器的輸出的脈沖數。

渦輪變送器輸出的脈沖信號,經前置于放大器放大后,送入顯示儀表,就可以實現流量的測量。

2 渦輪流量計的選型

(1)流量計本體最好選區用316不銹鋼材料以防腐,如是防爆區還必須是防爆結果。

(2)軸承一般有炭化鎢,聚四氟乙烯,碳石墨三種規格:碳化鎢的精度最高,它作為工業控制的標準件;聚四氟乙烯,碳石墨能防腐,一般在化工場所優先考慮。軸承的壽命流速的平方成正反比,故流速最好的在最大流速的1/3速度比較好。

(3)感應探頭是檢測轉動體的運動并把它轉化為脈沖數字電信號,它電磁線圈電壓輸出值接近正弦曲線,脈沖信號的頻率范圍隨測量的流量大小成線性變化,典型的范圍為10:1,25:1 和100:1三種規格。電磁線圈的電阻一般小于2000Ω,大于該值可能損壞。

3 渦輪流量計的安裝

(1)變送器的電源線采用金屬屏蔽線,接地要良好可靠。電源為直流24V,650Ω阻抗。

(2)變送器應水平安裝,避免垂直安裝,并保證其前后有適應的直管段,一般前10D,后5D。

(3)保證流體的流動方向與儀表外殼的箭頭方向一致,不得裝反。

(4)被測介質對渦輪不能有腐蝕,特別是軸承處,否則應采取措施。

(5)注意對磁感應部分不能碰撞。

4 渦輪流量計的組態與校正

標準的標定方法是十點水標定法,但黏度不同標定的值不同,故通常要做黏度標定曲線。

5 渦輪流量計的顯示儀表

顯示儀表的任務是將單位時間輸出脈沖數和輸出脈沖總數轉換成瞬流量和總流量,并顯示出來。

由前放大器輸出的脈沖信號,其幅值、波形都是不規則的,在進入顯示儀表后,先需經整形電路整形成為有規則 的具有一定幅值的矩形電脈沖信號民,再經過頻率/電流轉換電路,將頻率信號變為相應的電流信號(4~20mA)再轉換能瞬時流量值,總量由轉換及積算電路得到。有的顯示儀表就地顯示,有的送DCS顯示。

6 注意事項

(1)安裝渦輪流量計前,管道要清掃。被測介質不潔凈時,要加過濾器。否則渦輪、軸承易被卡住,測不出流量來。

(2)拆裝流量計時,對磁感應部分不能碰撞。

(3)投運前先進行儀表系數的設定。仔細檢查,確定儀表接線無誤,接地良好,方可送電。

(4)安裝渦輪流量計時,前后管道法蘭要水平,否則管道應力對流量計影響很大。

7 發展前景