电磁感应的优点范文

导语：如何才能写好一篇电磁感应的优点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词： 道路照明； 无极灯； 节能环保

中图分类号： U653.95 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）04-0089-01

现代化城市室外照明不仅仅是传统概念上对道路、广场功能性照明，还包括室外的纪念物、招牌广告、自然景点、建筑物、园林小品等的亮化、美化的景观照明。功能性照明是为了满足夜间视觉辨识的生理、心里需要及环境安全性提供的环境照明；景观照明则是运用灯光创造以观赏为主的艺术景观，是自然科学和美学相结合而形成的艺术化照明。

在目前全球能源警长的大环境下，我国照明用电量已占总用电量的10%-20%。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。尤其是城市室外照明已经成为现代文明的重要标志，作为城市基础设施设计的重要组成部分，在照明功能的体现之外它注重的是灯光亮度、色彩对比、表达的是景观环境，产生的是社会和经济的价值而不是照明的本身。科学节能的城市室外照明将是一个地区文化、科技水平和经济实力的综合体现。

一、电磁感应灯的工作原理及特点

电磁感应灯又叫无极灯，其中可分为高频无极灯和低频无极灯，且低频无极灯各项指标更优。顾名思义，无极灯就是没有灯芯的灯，大家都知道普通的白炽灯是依靠灯芯（电极）的燃烧来提供照明的，包括道路照明上用的比较多的高压钠灯、汞灯等都是有灯芯的，无极灯没有灯芯，靠什么来照明呢？靠的就是电磁感应原理。在环状的灯管外套着一对铁芯，铁芯上包着绕组，当绕组通交流电后，根据电磁感应原理，铁芯周围就产生了交变的磁场，变化的磁场产生感应电流，再利用耦合震荡原理将产生的高频电压注入到真空的玻壳或玻管里，使低压汞和惰性气体的混合蒸汽产生放电，辐射出紫外线，再通过三基色荧光粉转化为可见光。正是基于法拉第电磁感应定律的工作原理，电磁感应灯才有了诸多的优点：

（1）长寿命。由于电磁感应灯没有电极，从而有效的避免了电极燃烧的损耗，寿命一般可达到6万小时以上，比普通的白炽灯长100倍，即使对比寿命超长的美国GE的高压钠灯，也要高出一倍以上（GE的高压钠灯一般标称寿命为2.8万小时）。

（2）节能。电磁感应灯的功率因数很高，一般都在0.98左右，而高压钠灯即使在加装电容补偿后，功率因数也只能达到0.85左右，因此，电磁感应灯的节能效果是毋庸置疑的。另外，电磁感应灯的发光效率达到了80-85Im|W，属于高光效，虽然比金卤灯和高压钠灯稍低，但是用于室外照明也已足够。

（3）高显色性。电磁感应灯采用三基色荧光粉，显色指数Ra>80，在夜晚色彩还原性好，可以有效的帮助司机和行人分辨各类物体，增加道路交通的安全。色温范围较广，从2700K～6400K，而且有红、绿、兰、白、黄等多种颜色可选。

（4）无眩光、无闪烁。电磁感应灯的光源多采用高频（210-230kHz）电子镇流器来驱动，无闪烁。

（5）灯功率及电源电压的范围宽。电磁感应灯的功率现在可以做到20W～250W，无论在民用还是在工业用途中，它的适用范围都可以满足要求。另外，电磁感应灯的适用电压范围极广，从85V～277V，有着较好的通用性和稳定性。

二、电磁感应灯在绿色照明的重要作用

谈到绿色照明，首先要理解它的含义，绿色照明的科学定义是：绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制调和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。

绿色照明在我国并不是一个新鲜的课题，早在1998年1月1日，我国就颁布了《节能法》，在“十一五”规划中，绿色照明更是十大重点节能工程之一。我国的人均资源，特别是电力资源还是比较匮乏的，目前，我国照明耗电占全国总发电量的10-20%，相当于二个三峡发电站的发电量，因此绿色照明工程的节能意义就显得非常重大。

根据绿色照明的含义，除了科学的设计外，采用什么样的照明电器产品在绿色照明中有着举足轻重的作用，光源是能量转换成光的器件，是实施绿色照明的核心。对照“效率高、寿命长、安全和性能稳定”的要求，我们可以发现，无论在光效、寿命和安全稳定性方面，电磁感应灯都具有良好的表现，是绿色照明光源的绝佳选择。

三、电磁感应灯的发展及推广应用

电磁感应灯既然有如此众多的好处，那么为什么不大力推广加以使用呢？我分析原因有以下几点：

（1）电磁感应灯的推出时间不长，还没有被广大的使用者所了解。电磁感应灯目前还仅仅只是在专业的使用者中得闻其名，至于众多的使用者，根本是闻所未闻。

（2）电磁感应灯的价格不菲，目前还处在一个比较高的地位，和自镇流式的节能灯及路灯所用的高压钠灯相比，虽然有着众多的优点，不过短时间内还难以被广泛使用。

（3）电磁感应灯的质量还有待提高，国家标准亟待出台。目前，国家对于电磁感应灯还没有出台相应的标准，电磁感应灯的生产厂家良莠不齐，标准不一，导致用户对电磁感应灯的信任度不够，没有推而广之的积极性。

（4）电磁感应灯的灯具和安装方式和现有的路灯灯具不统一，不利于旧灯改造。

电磁感应灯要发展，可以采用试点工程的方式加以推广。在新建道路的路灯安装中，可以整条道路使用电磁感应灯，这样，即能够达到整条道路的和谐统一，也可以方便统计数据，查看节能效果，使广大使用者和人民群众能够了解电磁感应灯的节能功效，无形之中宣传了电磁感应灯的良好效果，配合完成了国家有关绿色照明示范岗工程的要求，达到一举多得的效果。

推广应用的方法：

（1）加大宣传力度，提高全社会绿色照明意识。要广泛深入持久开展绿色照明的宣传，提高全民的资源忧患意识和节约意识，增强全社会的照明节能意识和可持续发展意识。要充分利用新闻媒体和各种宣传手段大力宣传节约资源和保护环境是基本国策，大力宣传实施城市绿色照明工程的意义和目标任务，大力宣传绿色照明示范工程的成效和经验。通过各种生动活泼的宣传教育，吸引全社会广泛参与，使绿色照明工程逐步成为全社会的共同意识。

（2）坚持技术创新，推广普及绿色照明工程，要在满足城市照明的功能需要的基础上，坚持科技创新，加大设施投入和新技术、新光源的推广应用，做到安全可靠、科学合理、经济实用、维护方便，提高城市绿色照明的效率。在新建和改造过程中严禁和杜绝使用高耗能、低寿命、光污染严重的灯具和光源。推广使用高光效、高寿命、节能环保（如：无极灯）等的应用，保证城市照明功效达到节能效果。

（3）建设一批绿色照明示范工程，提升城市照明品位，全面推行具有环保、节能和人文特性的绿色照明工程。

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（一）交互式白板使用的特点

当下，电子白板感应技术有很多，通过对各种技术进行分析和对比，提出教学活动中应该选用电磁感应技术来实现交互式白板的应用。因此，笔者将主要叙述电磁感应技术的特点。总体来说，电磁感应技术具有以下几方面的特点：第一，装有电磁感应技术的白板受太阳光照射的影响很低。无论是传统教学的黑板，还是多媒体教学的屏幕，在很大程度上，都收太阳光照射的影响，形成各种反射和漫反射。第二，电磁感应的白板比应用其他技术的白板的使用寿命要长，并且使用过程中的稳定性和精准度都比较高，从而降低了白板维护和保养的成本。第三，白板能实现录课和录屏等功能，充分提高了教师授课的效率，学生可以反复观看教学视频直至明白教学内容为止。

（二）交互式白板定位的优缺点：

由于在生产和运用过程中，主要选择应用电磁感应技术的白板，因此本文主要叙述搭载电磁感应技术的白板的定位的优缺点。其设计的基本原理就是射频原理(RF)，在白板的板芯内配备大量的传感器，在定位的过程中，接收来自电磁笔的频率信号，来提高定位的准确性。其优点是：定位比较准确，因此精度和可靠性比较高，使用寿命较长，反应速度较快，并支持鼠标右键等操作，能实现与计算机的辅助操作。其缺点是：使用的过程中，必须使用与之配套的专用电磁笔。

二、交互式白板的运用原理

交互式白板作为一种全新的人际交互设备，可以辅助教学活动和会议。在使用的过程中要配合投影机、计算机等设备，才能最大化交互式白板的作用。当下交互式白板主要的功能有：无尘书写，远程交流和随意书写等。当下在设计交互式白板的过程中，主要选取电磁感应、CCD、红外线和超声波等技术，但相比较而言，电磁感应技术由于具备的种种特点，成为应用最广泛的技术之一。

三、交互式电子白板在高中历史课堂上的运用

（一）电子白板为历史画面的创设提供了便利的条件

历史教师在应用电子白板的过程中，可以充分运用各种图片、文字信息、影音资料等。比如在高中历史必修课三的第一单元中，以《孔子与老子》为题描述孔子和老子的历史，在具体讲述的过程中，要考虑学生个体发展的差异，准备三种不同的教学方案。具体来说，对于历史知识比较薄弱的学生，以漫画的形式讲述孔子思想中的“仁”和“礼”；对于历史知识丰富，逻辑思维比较强的学生，以解读具体文字的形式，讲述孔子的“仁”和“礼”。而对于中间层次的学生，结合两者方式进行授课。同时，教师应该充分认识到备课的重要性，筛选教学视频和图片，充分利用电子白板的优势，实现如虎添翼的目的。

（二）教师运用交互式白板可以掌控教学的进度

课堂教学的时间无论对于教师还是学生来说都是非常宝贵的，因此教师要提高课堂时间的利用率。使用交互式白板，减少了错误操作和板书所浪费的时间，增大了与学生的互动频率，可以有效的掌控教学进度。比如，在高中历史教学的过程中，教师应该首先考虑教学内容在本章的重要程度，合理分配时间，对于通俗易懂的内容，可以简单略过，而对于学生理解起来有困难的章节，要重点讲解。利用电子笔，实现对教学内容的备注、板书和解释，从而充分利用课堂教学的每一分每一秒。

（三）教师运用交互式白板可以有效的实现师生互动和教学反馈

交互式白板减轻了历史教师在操作中的负担，提高了教学的效率，从而在课堂教学中，有更多的时间来完成于学生的互动，及时了解学生的学习程度和问题。另一方面，一些比较先进的交互式白板配有投票器（ACTIVote），每当历史教师提出一个问题，学生就可以在投票器中进行操作，当所有学生完成之后，在白板中显示学生的投票结果，从而及时掌握学生知识学习的结果和程度，为教师制定教学计划和教学内容提供依据。比如历史教师为确定学生历史基础知识的能力时，可以提问一些简单的问题，如发生在哪一年？A．1894B．1895C．1896D．1897然后学生回答问题，通过投票器接收学生的信息，从而实现当堂反馈和了解学生历史基础的目的。

四、总结

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无线充电从原理上可以分为电磁感应式、电磁共振式和微波传输式三种。

电磁感应式的工作原理类似一个分离的空心变压器，就好像把变压器的原绕组埋设在地面下，将副绕组安装在电动汽车上，从而实现电力的传输。电磁感应式目前的优点是能实现较大的传输功率，能达到几百千瓦，传输效率可以达到90%；它的缺点是供电端与受电端的距离有限，目前最大约为100mm。

电磁共振式的充电是利用电磁共振原理，电源发射端通过振荡器产生某种频率的高频振荡电流，在发射线圈周围形成振荡磁场。当电动汽车进入该磁场范围，具有相同自振频率的汽车接受端的线圈产生电磁共振，产生最强的振荡电流，从而实现电能的传输。电磁共振式的能量传输只在系统内进行，对系统外的物体不会产生影响，具有很高的传输效率，传输距离可以达到数米。2012年美国斯坦福大学首次提出了“驾驶充电”概念，汽车在道路上一边行驶一边自动充电。该系统的原理是将一系列线圈埋入道路路面下，在汽车底盘装上感应线圈，当电动汽车驶过道路时，地下线圈与车上线圈产生电磁共振，实现电力输送。据报道，这种无线充电方式效率可以达到97%。电磁共振式更能应对发射端与接受端的位置偏差，这很适合给运动中汽车充电，因此具有极好的发展前景。美国Witricjt公司开发的电磁共振式系统输出功率为3.3kW，传输距离为200mm下综合效率达到90%。

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关键词：雷电；过电压；发电机

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0134-01

1 前言

我国电力系统己步入发展大电网、高电压与大机组的时代。大型发电站在电力系统中占有举足轻重的地位，它的安全运营对国民经济的发展有着非常重要的意义。为了保证不间断的供电以及高压设备的正常运行，在电气设备导电部分本身与大地之间，需要有足够完善和可靠的绝缘。同时，电气设备的绝缘若受到损坏，需更换或修复的时间往往很长，这将造成很大的影响。因此，大型发电机雷电过电压的监测与分析是非常重要和必要的。

2 雷电过电压概述

雷电是一个非常壮观的自然现象，由于其强大的破坏性，一直吸引着人们的注意力。云中的水汽电气化和极性电荷的积累形成雷云，场强的带电雷电云因为电荷的积累和增加，空气击穿电压，放电雷电云地球，短时间内，大电流，瞬时功率的特点。伟大的雷电流电气设备上危险的过电压的主要来源，雷电过电压根据其原因可分为：直接雷击过电压，感应雷电过电压和雷电波入侵过电压[1]。

3 发电机的雷电过电压

发电厂是电力系统的核心，是最重要的电气设备在电厂发电机。发电机器的安全运行对电力系统的安全性，电源，甚至国民经济的发展一直是决定性的的地位。雷电问题近年来，事故发生，发生器一次雷电伤害，会引起区域停电事故，造成重大损失。与此同时，发电机的绝缘损坏，是否需要更换或修复通常长，它将产生重大影响。尤其是超高压电网不断发展的电网运行大型发电机的容量和覆盖，大型发电机组更重要的影响。

对于发电机来说，直击雷的可能性极小。一般大型发电机都是经升压变压器与输电线路连接供电的非直配发电机，主要的雷电过电压是变压器高压侧转换到低压侧的感应过电压。当线路遭受雷击时，发电机将会受到变压器高压侧转换到低压侧的感应过电压的侵袭，这种过电压包括静电磁感应、静电电磁感应和电磁感应三种分量。静电感应分量是指变压器高、低压线圈之间的电容和低压线圈对地电容（包括发电机对地电容）之间的耦合感应过电压。电磁感应过电压是由于高压线圈侧通过了雷电行波所造成的强迫电流，借助于变压器高低压线圈之间的电磁感应而使低压侧（发电机侧）产生的过电压。鉴于电磁感应过电压包括了雷电行波的绝大部分能量，其幅值很大，如果不加以限制，就可能对发电机的绝缘造成危害。

为了防止雷电波侵入变压器高压线圈，从而损坏变压器的绝缘，通常都在变压器高压侧入口处装设一组避雷器。在这种情况下，考虑到避雷器的动作，（不考虑入口电容Cr）。考虑到避雷器安装地点与变压器高压侧入口端之间有一段距离，由连接线的电感和电容以及变压器入口电容所构成的回路可能发生振荡，侵人高翰嘞呷Φ氖导使电压将比避雷器的残压高。

4 发电机的雷电过电压分析

发电机定子绕组最常见的故障是绕组接地故障，而对发电机破坏最大的故障是同分支匝间短路，异相分支短路和同相两分支短路。而冲击电压，特别是上升时间短，数值大的雷电过电压，又是造成这些故障最大的原因。在实际运行中，雷电过电压会对大型发电机定子绕组形成冲击，使发电机绝缘安全受到直接的威胁[2]。

由于雷电过电压数值大，上升时间快，时间短，并伴随着高频振荡的特点，为了实现雷电过电压相对精确的测量，与传统的分频器和电磁变压器是不切实际的。使用适当的光学传感器的光纤传输技术越来越受到人们的关注和发展，尤其是在高压的情况下，脉冲电压。这主要是由于光学传感器有许多优点：高压力和低压力通过光纤隔离，具有非常高的绝缘水平；抗电磁干扰能力强，可用于强电磁干扰环境；可以是一个很宽的频带，数字测量结果容易，便于计算机处理，灵敏度高，传感器通常小，成本也相对经济等等。可以使用线性电光效应的传感原理，应用于高电压和电磁场测量领域。

5 现有的雷电过电压测量方法

5.1 传统测量方法

很多方法测量雷电过电压，方式有分压电容电压、电阻和电阻串联，并联部分压力，系统压力微积分，或改善电极间的距离，减少的方法效果的强度电场传感头。目前在电力系统主要用于电压测量设备电磁式电压互感器，虽然现在主要用于电力系统电压测量装置电磁电压互感器，但由于其庞大的体积，饱和问题，瞬态特性等不足，用它来测量大型发电机出口端雷电过电压不能保证其瞬态和准确性。

5.2 光纤电压传感器

伴着光伏技术的发展，光纤电压互感器因此而被发现，这个变压器没有铁磁饱和，动态性能好，高精密测量；高、低电压之间通过光纤连接，电气绝缘强度高，体积小，重量轻，不充油，防爆。由于雷电过电压有很大价值，快速上升的特征时间和振荡的叠加，所以通常需要测量系统具有很好的响应，所以雷电过电压的测量光纤电压互感器是更合适的选择。

6 结语

随着大型发电机的运行，对大型发电机雷电过电压的在线分析和研究很有必要，本文对此进行研究，希望对大家有所帮助。

参考文献

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关键词:地下管线 探测原理 探测技术

中图分类号:TU990.3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0054-01

1 城市地下管线探测技术的发展及现状

城市是人类进入现代化社会的标志,是人类赖以生存的物质基础。在现代化社会中,城市地下管线的建立与完善则是城市正常的生活秩序的基础与保障,是城市的新的生命线。不同的管线种类对应的管线材料和埋设方式是不同的,因此我们必须采取不同的探测方法才能取得较好的探测效果。20世纪80年代,由于计算机技术、天线技术和滤波技术的发展,基于电磁原理的地下管线探测技术得到了发展与应用,并且取得了较好的效果。20世纪80年代中后期,地质雷达得到了应用,这种技术使得地下管线探测的应用领域更加广泛,探测精度也得到了提高。该技术除了可以探测到地下的金属管线还可以探测到其他的材质,如水泥、塑料、陶瓷等。

2 城市地下管线探测技术

2.1 城市地下管线探测技术基本原理

地下管线的存在往往会改变天然的或者人工的地球上物理场的分布情况,而后会产生异常。通过对着这些异常的分布情况、形态及性状的研究,可以获得与地下管线位置相关的资料,为我们进行地下管线合理的铺设奠定了理论基础。由于探测和研究的物理场的不同,探测方法的种类很多,我们以表格的形式对比电磁感应法和地质雷达两种方法的优缺点。

2.2 城市地下管线常用探测方法

上面提到了管线探测技术的基本原理,与之相应的是管线探测常用的方法。简单来说,由于城市地下地质构成的不均匀性、管线的种类材质特性和埋设方式的不同,不同的地下管线采用不同的探测方法。地下管线探测方法一般来说分为两种:一种是经常应用在管线复杂地段探测中的井中调查和开挖样洞的方法;另一种是目前应用最为广泛的方法—— 井中探测与仪器调查相结合的方法。在各种物探方法中,就适用范围和应用效果来说,直接法为最优。电磁感应法在电探测法中的适用范围最广,具有抗干扰能力强、探测精度高的、成本低、工作方式灵活等特点。

3 针对不同管线采用合适的探测方法

（1）采用电磁场感应法探测金属管线;电磁场感应法通常利用发射机发射电磁场,进而地下管线受到电磁感应产生感应电流形成电磁场,最后只需要通过接收机接收由地下管线形成的电磁场,最终达到追踪、定位地下管线的目的。但是,当管线存在暴露点相邻管线存在干扰时,优先使用直接法。直接法仪器轻便,操作简单。

（2）采用感应法和夹钳法处理电力电信管线;由于电力、电信管线自身常带有电磁信号,因此,感应法适用的效果比较好。钳夹法中的耦合环可以把电磁信号加载到被探测的管线上,对管线进行追踪和定位,在电力、电信管线的探测上取得了比较好的效果。

（3）采用直接法处理燃气管线;燃气管线对安全性能要求比较高,一般情况下可用磁感应法去探测,但是,对于有防爆装置的探测仪器,采用直接法的效果更好。

(4)电磁波法处理埋深较深、远距离的管线;电磁波法是探测方法中比较前沿的一种技术,他用到的一个很重要的探测仪器就是地质雷达。对于埋深较深和远距离才有暴露点的管线,需要通过雷达进行横断面扫描,对雷达波发射回来的图像进行分析和研究,直接确定管线的地理位置甚至埋藏深度。在进行雷达扫描之前,我们最好对管线的走向进行详细的调查,有针对性的进行扫描断面,这样得到探测效果比较精准。

4 地下管线探测技术存在的问题及解决策略

4.1 非金属管线的现状和特点

随着科技和材料科学的不断进步,在过去不断使用的金属管线逐渐被非金属管线所代替。地下管线中的非金属材料有:玻璃钢、混凝土管、工程塑料、复合塑料等,这些材料拥有金属管线的不可比拟的优点比如:质量轻,抗老化、耐腐蚀、使用周期长、便于施工、成本低等。但是同时它又存在着电性能差,无绝缘性,对于信号的接受能力比较差。因此,许多现存的探测技术不能应用到其中。

4.2 非金属管线在探测中存在的问题

在非金属的探测中,由于探测设备的功率大、灵敏度高、信号强,致使干扰也会增强,最终使得管线埋深误差增大。在混凝土管线探测中,由于实际情况中管线的埋深不一致、管径的不相同,即使采用插穿示踪线的方法,探测信号也是不稳定不连续的。地质雷达在非金属的探测中使用的较多,但是由于其特性的限制,该技术只能在同一断面内实现点对点的探测,无法连续的对整条路线进行探测,并且容易受到周围介质物理特性的影响。所有的这些问题都是我们亟待解决的。

4.3 解决问题的策略

通过对以上问题的分析和讨论,我们应该采用地质雷达和管线探测仪相结合的技术进行改进。首先,我们可以使用管线探测仪对非金属管线运用示踪线法和电磁感应法确定管线走向和埋深等信息。然后根据实际情况,利用地质雷达法进行验证。对非金属管线的探测,我们可以采用多种技术并用的方法达到最好的效果。在实际的工作中,我们要结合每种探测技术的优点,制定合理有效的探测方案,将对地下管线的探测技术提高到一个新的水平。总之,地下管线材质的各异性、埋设的隐蔽性加上城市地下地质的多样性,决定了地下管线的探测的复杂性。我们除了要熟练的掌握探测技术,获得高质量的探测数据外,同时还要合理的参考现有的管线数据资料,根据实际情况,精准的获取探测数据,为城市地下管线的铺设提供理论依据。

参考文献

[1]李光洪,陈金国,陈勇.城市地下管线探测技术探讨[J].测绘,2010(6):279-281.

[2]马忠海,杨栋,张倩.城市地下管线探测技术研究[J].中国产业,2011(1):78-79.

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目前，在多媒体教室的应用中，常用的解决方案以投影机、实物展台、计算机等为主。这样的解决方案能方便的将实物、计算机教学课件、视频、音频等教学内容呈现在学生面前，然而在绝大部分教学实践中，传统的“板书”依然是最常用的教学手段，因为通过板书，教师可以随时插入教学内容，可以有效地控制教学进程。于是，多媒体教室和板书相结合的方式被许多教师所喜欢。交互式电子白板正是在这种需求背景下进入到教师和学生中间，逐渐成为不可或缺的教学工具。

交互式电子白板是一种教育或会议辅助人机交互设备，它可以配合投影机、电脑等工具，实现无尘书写、随意书写、远程交流等功能。从硬件原理上来说，交互式电子白板融合了大屏幕投影技术、精确定位的测试技术等。现阶段的国际或国内市场上，有多种技术可以实现电子白板精确定位，具有代表性的是电磁感应、红外线、电阻、超声波、CCD光扫描等技术。每种技术都有不同的特点和优势，在电子白板市场上占有一定的份额。国际权威市场调查机构的分析报告中表明，在2006年1~3季度国际市场上，电磁感应技术占31.87%，红外技术占17.4%，其它技术占51%。

本文主要从实现技术角度对目前不同的电子白板精确定位测试技术进行详解。

一、电阻膜

电阻膜技术原理是：电子白板基本结构是由多层膜组成，包括水平线电阻膜、绝缘网格、导电膜、绝缘网格、垂直电阻膜等，组合膜与使用区域大小相同。在电阻膜上加一个固定的电压，在没有外力作用下，导电膜不接触电阻膜，没有电压被测得，不会有定位的信息反应。当用硬物压在电阻膜的某一点时，电流通过导电膜被测试电路读取，这个电压与触摸点的位置有关，根据从水平和垂直方向读取的电压，可以换算为触摸点的X、Y方向位置。电阻式触摸屏是一种网格扫描实现方式，特点是有物体压住膜的表面时，可以反应出物体压住的位置。

二、电磁感应

其工作原理是：电磁波可以通过空气和绝缘物体进行传播，电磁感应式是采用一支可以发射电磁波的笔，水平垂直两个方向排列的接收线圈膜组成，膜的大小与显示区域相同。定位原理是发射电磁波的笔按间歇方式发射电磁波，当笔靠近接收线圈的膜时，线圈上会感应到笔发射的电磁波。离笔最近的线圈组感应到的电动势越高，根据水平方向和垂直方向感应到的电动势，通过计算可以获得笔所在的X、Y坐标位置。

电磁感应技术的优劣势分析：

优势：定位相对准确；书写过程中有压感，即根据书写的轻重不同，笔迹的粗细会不同；显示区域的均匀度较好。

劣势：必须使用专用笔才能书写，不能做触摸操作；不方便教学管理；反应速度不够快，即书写的笔过去之后笔迹才出现；怕划伤，一旦中间出现划伤整块板就可能不能用了；难以实现超大面积的版面制作。

采用此项技术的主要厂家：

英国：Promethean和GTCO

加拿大：SMART

美国：Numonics

中国：巨龙、天士博等

这是一项早期电子白板常用的技术，目前市场份额相对稳定。

三、红外

红外技术的原理是：由密布在显示区四周红外接收和发射对管形成水平和垂直方向的扫描网格，形成一个扫描平面网，当有可以阻挡红外光的物体阻挡住网格中的某对水平和垂直红外扫描线时，就可以通过被阻挡的水平和垂直方向的红外线位置确定X，Y坐标。

红外技术的优劣势分析

优势：定位准确、精度较高；无需专用笔、可用手指、教鞭等进行书写或触摸操作；不怕划伤，即便板中有任何划伤也不影响操作使用；使用寿命较长；反应速度较快；造价较低。

劣势：无压感反应(可用软件弥补)；可能受强红外光的影响。

采用此项技术的主要厂家：

美国：3M

英国：Sahara 和Luidia

日本：HITACHI

中国：鸿合

根据国际权威市场调查机构的分析报告，在世界市场上红外技术的交互式电子白板技术的产品2005年占9%，2006年占世界市场份额的17.4%，应用呈快速增长的势头。被越来越多的用户所接受，成为教育行业喜欢的产品。

四、超声波

超声波技术的原理是：利用超声波的传输速度较慢的特性，根据超声波发射到接收时间计算出发射点到接收点的距离。使用在平面定位上的原理采用的是在屏幕的一边放置两个按固定距离分布的超声接收装置，用于定位的笔是一个超声波发射器，当笔移动在屏幕的表面时，所发射的超声波沿屏幕表面被接收器检测到，由收到超声波的时间可以换算出笔与两个接收器的距离。采用三点定位的原理，即根据三角形已知三个边长可以确定笔所在的顶点原理，计算出笔所在的位置坐标。

五、CCD光扫描

CCD光扫描原理是：在显示区域的一边设置两个固定距离的CCD线阵探测器和红外发射器，对准显示区域。在显示区域的另外三边设置可以反射光线的反射膜，在没有物体阻挡时，线阵CCD检测到的是一条完整的光带。当有物体在显示区域中挡住光线传播路径时，在线阵CCD检测到的光带中会出现无反光区域，分布在两个角的CCD分别检测到的遮挡区域反应在线阵CCD的对应区域，根据对应的区域计算出物体在显示区域的位置，是一种交叉点测试定位方式。

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关键词：DOE；Minitab；转速传感器；输出电压；精确控制

1 概述

磁电式传感器运用电磁感应原理，将输入的运动速度转换成感应电动势输出，具有不需要供电电源、电路简单、性能稳定、输出阻抗小等优点[1]。磁电式转速传感器广泛应用于发动机转速测量，在监控发动机状态过程中发挥着重要作用。当发动机工作时，具有导磁性的音轮旋转，通过传感器线圈的磁通量发生周期性变化，传感器线圈中产生周期性电压，通过对输出电压处理计数，测出齿轮转速[2]。

根据磁场回路的大小，磁电式传感器可分为开放式磁电转速传感器和半封闭式磁电转速传感器。开放式磁电转速传感器外壳是不导磁的，线圈在磁钢和音轮组成的大回路的磁场下工作，音轮旋转时产生交变的磁场，使线圈产生感应电势。开放式磁电转速传感器对磁钢的要求不高，一般采用普通的铝镍钴永磁材料。虽然在使用过程中磁性能容易下降，但可以在外部用重新充磁来调整，容易返修。半封闭式磁电转速传感器是由铁芯、磁钢、导磁体、外壳组成的E形磁导体和音轮构成小回路的磁场，当音轮旋转时，磁场变化，在线圈内产生感应电动势。半封闭式磁电转速传感器要求磁钢的磁性能强，一般采用钐钴磁钢。半封闭式磁电转速传感器在使用中如果磁性能下降，很难再重新充磁。由于易调整的特点，目前我厂的磁电式传感器以开放式磁电转速传感器为主。下文论述均以开放式磁电转速传感器为基础。

目前，我厂转速传感器输出电压的控制较为粗放，一致性较差，实际测量结果与设计指标误差较大，设计存在反复，影响研发周期。本文基于实验设计（DOE）方法，对输出电压进行流程分析及降噪处理，运用Minitab软件，通过实验方案设计、实施、分析，构建合理模型，给出拟合公式，并经预测、验证，提出有效的控制手段。

2 流程分析

转速传感器是根据电磁感应原理设计的，完整的测量系统由传感器及音轮两部分组成。音轮按齿形不同可分为端面齿音轮与径向齿音轮，如图1所示。以径向齿音轮为例，传感器的测量端正对音轮的齿，传感器的测量端与音轮的齿之间存在间隙，音轮转动时，间隙交替变化周期性地改变磁路中的磁阻，磁阻周期性的变化引起通过线圈磁通量的变化（见图2），线圈两端输出周期性、上下对称的脉冲电压信号，如图3所示。随着音轮转速的升高，输出电压幅值增大，直至达到饱和。

a.端面齿音轮 b.径向齿音轮

转速传感器将非电量转速信号转换为对称的脉冲信号，脉冲的频率值与转速的关系为：

其中，n为音轮转速，f为脉冲频率值，Z为音轮齿数。

由于音轮齿数Z为常数，从式（1）中可以看出，转速n与脉冲的频率值f成正比关系。

转速传感器一般由铁芯、磁钢、外壳、端盖及线圈等组成，铁芯在为传感器提供磁通路径的同时也作为骨架供绕制线圈用，图4所示为磁电式转速传感器典型结构。

输出电压峰值Em=NBSω （2）

其中，N为线圈匝数，B为通过线圈的磁感应强度，S为线圈横截面积，ω为线圈切割磁场角速度。

B主要由磁钢磁感应强度B0和铁芯磁导率μ两大参数决定，其他影响因素有传感器y量端与音轮之间的间隙δ、音轮材料磁导率μ'等。

S由骨架外径D1及线圈外径D2决定，如图5所示，线圈外径D2又与匝数N、漆包线直径d、骨架长度L相关。

ω由音轮齿数Z和音轮转速n决定。

3 降噪处理及实验方案设计

对于某个确定的测量系统及固定的测量频率，音轮间隙δ、音轮材料磁导率μ'、骨架外径D1、漆包线直径d、骨架长度L、音轮齿数Z、音轮转速n可视为常量。主要变量为线圈匝数N，磁钢磁感应强度B0，铁芯磁导率μ。由此，确定响应为低频输出电压峰值Em，实验设计变量为线圈匝数N，磁钢磁感应强度B0，铁芯磁导率μ。

水平选择：3因子，2水平，3个中心点，全因子，共11次实验。

响应变量与参数：以某型转速传感器为例，线圈匝数[1800，2000]，

磁钢磁感应强度[1000，1200]，铁芯磁导率[24000，30000]。

运用Minitab软件生成的实验设计方案如图6所示。

4 实验实施

通过Ansoft/Maxwell 3D有限元仿真分析软件对低频输出电压峰值进行仿真计算。仿真结果见图7。

5 实验分析

运用Minitab软件对实验结果进行分析。低频输出峰值的主效应图见图8，无交互效应。由图8可见，三个变量对响应的影响均显著，从斜率来看，对响应的影响程度排序为磁钢磁感应强度>线圈匝数>铁芯磁导率，这与图9所示的Pareto图结果一致。

6 模型构建

运用Minitab软件对实验结果进行因子回归分析。得到如下回归方程：

低频输出峰值=-0.914+0.000279线圈匝数+0.000679磁钢磁感应强度+0.000005铁芯磁导率

模型合理与否的关键指标如下：R-sq=97.52%>80%，R-sq（调整）=96.46%>80%，R-sq（预测）=95.04%>80%。线圈匝数P值=0.000

7 预测及验证

运用Minitab软件生成响应与变量的曲面图和等值线图。图10～图15分别为铁芯磁导率取24000、27000、30000的情况下低频输出峰值与磁钢磁感应强度、线圈匝数的曲面图和等值线图。由图可见，低频输出峰值与磁钢磁感应强度、线圈匝数呈正相关，并且可粗略地通过为磁钢磁感应强度、线圈匝数赋值，对低频输出峰值进行控制。

图16～图18为分别为铁芯磁导率取24000、27000、30000的情况下低频输出峰值（0.55～0.58）与磁钢磁感应强度、线圈匝数的等值线图。通过在图中白色区域取值，可将低频输出峰值精确控制在0.55～0.58范围内。

运用Minitab软件进行响应优化预测。如图19所示，取目标值0.565（0.55与0.58的均值），得到结果：当线圈匝数=1854.9945，磁钢磁感应强度=1200，铁芯磁导率=27151.8260时，可使低频输出峰值预测值达到0.565。关键指标：合意性指数=1，拟合值标准误=0.00630，95%置信区间为（0.55011，0.57989），95%预测区间为（0.53125，0.59875），表明预测结果可信。

运用Ansoft/Maxwell 3D有限元仿真分析软件进行验证，线圈匝数取1855，磁钢磁感应强度取1200，铁芯磁导率取27152，仿真结果为0.56073，与预测值0.565相比，两者误差仅1%，构建的模型得到验证，其拟合度较高。

8 控制计划

基于回归方程，运用等值线图和响应优化器，通过为线圈匝数、磁钢磁感应强度、铁芯磁导率赋值，可精确控制输出电压，实现其数值望大、望小及望目等目的。

9 结论

本文基于实验设计（DOE）方法，对输出电压进行流程分析及降噪处理，运用Minitab软件，通过实验方案设计、实施、分析，构建合理模型，给出拟合公式，并经预测、验证，提出有效的控制手段。

参考文献

篇8

关键词：航空轴承内环 感应加热 硬度

引言

在航空发动机结构中，高压压气机转子后轴承属主轴轴承，工作时支撑着发动机的高速旋转转子，属高速旋转件，亦是关键件，工作时最高转速达17626r/min，对发动机的安全可靠工作起着非常重要的作用。高压压气机转子后轴承为内圈无挡边的圆柱滚子轴承，轴承内环与高压压气机转子轴颈过盈量最大达到0.038mm，其主要分解工艺方法是采用拔卸工具。因此，在常温下任何分解操作不当都易造成高压压气机转子后轴颈外表面产生严重拉伤、拉沟、甚至报废，严重影响航空发动机的生产交付。

感应加热是一种典型的电加热。主要是利用电磁感应的方法在被加热工件的内部产生电流（即涡流），通过涡流产生的涡流热来加热工件。该方法具有加热效率高、节能；温度易控制和调节；升温快；无明火，可控性好等优点。特别适用于圆筒形导电物体的加热，在轴承分解中使用方便。

1.感应加热原理及设备参数选择

1.1感应加热的基本工作原理

如图1所示，导电物体被置于交变电磁场中，利用电磁感应的涡流及磁滞所产生的热量加热，它是电磁感应、涡流的集肤效应及热传递三项基本原理的实际应用。集肤效应表明：电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时，会聚集于导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中。频率越高，趋肤效用越显著。电流在表面流动，中心则无电流。同时，涡流的电流密度由物体的表面向内部方向按指数规律衰减。

1.2分解工艺方法

由于高压压气机转子后轴承内环感应加热后，向轴颈传递热量较快，因此分解过程应迅速。通过研究分析，若在加热过程中，将高压压气机转子后轴颈置于竖直向下，轴承内环感应加热后在自重作用下能够实现自动脱落。采用该方式，保证轴承内环分解迅速，不会造成高压压气机转子后轴颈外表面产生机械损伤。但加热后应保证轴承内环温度不能超过最高允许温度。

1.3设备基本参数确定

感应加热器的设备参数一般根据工艺要求的功率、轴承内环的外形尺寸、材料性能等来计算线圈的匝数、导线的截面、加热频率大小及磁路的结构等。

1.3.1 线圈匝数

因影响因素较多，常采用如下经验公式来确定线圈的匝数：

3.检测

3.1残磁检测

对于航空轴承而言，若残磁量较大，对航空发动机的安全使用存在很大隐患。不同于电阻加热、电弧加热等其它加热方法，轴承内环经过感应加热后存在残磁。经检测，轴承内环残磁值符合GJB 269A-2000《航空滚动轴承通用规范》中，轴承外径﹥50～120mm，残磁最大值不大于0.6mT的规定。

3.2硬度检测

为了检测高压压气机后轴承内环在感应加热后机械性能的变化情况，本论文对实验件进行了硬度检测。检测结果表明，轴承内环感应加热前、后，硬度无明显变化。并符合GJB 269A-2000《航空滚动轴承通用规范》中，同一零件的硬度差不超过1HRC的规定。

结束语：

本论文研制的中频感应加热设备，工作稳定，体积小，经加热后的轴承内环残磁值小于0.2mT，表面硬度无明显变化，完全符合GJB 269A-2000标准。该设备除用于小型轴承的分解外，也可用于其它具有类似配合的导电工件分解，如隔圈、轴外衬套等，并广泛用于汽车、机床、铁路等行业。

参考文献：

篇9

Research on Power Transmission Mode and Development Trend of Wireless Delivery

朱先清 ZHU Xian-qing；牛华庆 NIU Hua-qing

（山东电力集团公司临沂供电公司，临沂276003）

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

摘要：对常规电力输送和无线电力输送从传输原理上进行介绍，主要描述了常规电力输送架空线路传输的具体组成结构和无线输电因传输距离不同而使用的传输原理。并从传输的灵活性、安全性和经济性三个方面比较了两种电力传输各自的优缺点，突出了无线电力传输在输电过程中具有良好的发展前景。以无线输电的三种原理，分别阐述了今后主要的发展方向。

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.

关键词 ：电力输送；架空线路；无线；磁耦合共振

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

中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）20-0193-03

0引言

电能从被探索、研究，到全面应用，在人类历史上不到300年历史，却已极大地推动了人类社会的进步；现今，人们的日常生活以及社会的正常运转，工厂的生产作业都离不开电能，它与人类息息相关，是最重要的能源之一。而输电，即电能的传输在该过程中是极其重要的环节，是电力整体系统的关键组成部分，它与变电、配电和用电一起构成整个电力系统[1]。通常，人类所能支配的电能由发电厂产生，经由负荷中心调控，分配到下级用电单位；这个过程中，输电将相距几十至数千千米不等的发电厂与负荷中心联系起来，使电能的利用超越地域的限制，更加灵活、方便，相较于其他能源的输送具备效率更高、损耗更低、环境污染程度小等优点。

目前，大规模建设的电网电力传输，因铺设方式与结构形式的不同，可简单划分为架空输电线路输送和地下输送线路输送；架空输电由线路杆塔、导线、绝缘子等构成，架设在地面之上。地下线路主要是使用电缆，铺设在地下或水域下。架空线路以其架设及维修相对方便，成本也较低优势相对于地下线路造价高、铺设难度大、发现故障及检修维护等均不方便的缺点，使得采用架空线路输电是最主要的方式。而地下线路主要用于架空线路架设困难的地区，如城市或其他特殊地区输电。架空线路输电是有线电力传输主要作业方式，大部分电力传输都涉及该种形式，一般远距离输电，需要提高电力电压进行输送，如传输距离超过50km，输送电压要求达到110kV，为高压输电，配套的设备（如变压器等）设备要求高，相应的使用和维修成大，同时输电过程存在的较大危险隐患以及维修困难等缺点；容易受到气象和环境（如大风、雷击等）的影响而引起故障，电网的形成需要占用大量土地，超高压或特高压交流输电还会造成电磁干扰等，在如今科技高度发展，电网覆盖程度不断壮大的今天，以出现诸多不便与困扰。

无线电力传输是近十年来得到极大重视和不断研究、发展的电能传输手段，该项技术早在19世纪中后期就被特斯拉提出，认为可以借用地球本身与大气来进行远距离输电，后来虽然由于资金等原因未能实现[2]，但这一理论研究为无线输电提供了研究的基石。目前，无线电力传输还不是很成熟，在一些领域，尤其是手机、家用电器等用电设备的供电与充电已研发出相应的产品；但是，如常规的电力输送（以架空输电为例），实现远距离的基站与基站的电力传输还停留在实验阶段或因传输效率等问题未能实现大面积使用推广。在今后的不断研究中将突破技术障碍，实现无线输电电网的改革。目前，最远的无线传输是2015年3月12日，日本三菱重工也宣布，科研人员将10千瓦电力转换成微波后输送，其中的部分电能成功点亮了500m外接收装置上的LED灯，说明无线传输在取代和应用是可能的。

1常规电力传输

常规电力传输是现今电力传输的主要实现方式，基于电流在导体中传导，进而传送电能的基本原理来完成整个过程。其中最主要的架空线路传输一般由导线，传导电流的核心部分；避雷针，置于杆塔顶，减少雷击的可能，保证输电线的安全；杆塔，支撑线与避雷针，保证线与线、线与地面之间的距离；绝缘子，使线之间、线与地面之间绝缘；金具，支撑、固定和连续线与绝缘子；杆塔基础，确保杆塔不会因为外力或突发事件（如大风、地陷等）而上拔、下沉或倾倒；拉线，用来平衡导线横向载荷，减少导线之间张力，降低使用成本；接地装置，通过基杆塔的接地线或接地体与大地相连，防止雷击时线路损坏。针对特殊地域（跨河、跨海等）和城市电路输送，常采用地下输送线路输送，可基本消除雷击影响的可能，不占用可使用土地，但铺设和维护成本过高，不适用远距离输送，使用范围窄；除却与杆塔相关的构建，其余组成与架空线基本相同，增大了绝缘性能，防止电流泄露。

2无线电力传输

无线电力传输根据输电距离可分为三类，即短程无线供电、中短程无线输电和远程（超远程）无线电力传输[3-4]。不同的无线输电方式所采用的原理存在差异，但其基本构成基本由五部分组成，分别为电源（发电设备）、整流器、逆变器、线圈（可为变压器或发射电波线圈）、负载（用电设备）组成，具体结构如图1。短程无线供电是基于电磁感应原理运作的，最典型的电磁感应在输电中的应用是变压器使用。变压器由一个磁芯和二个线圈（初级线圈、次级线圈）组成；当初级线圈两端加上一个交变电压时，磁芯中就会产生一个交变磁场，从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传输至输出电路，实现短距离或超短距离电能的传输[5]。电磁感应突出的特点是带点端与用电端可为非接触式连接，其电能发射端的线圈（连接电源）与接收端的线圈（用电产品），处于两个分离的装置中，电能通过感应线圈传送，这类似一个线圈间耦合不紧密的变压器。

这种变压器原理适用于供电的防水设计、不能直接接触的供电设计（如人造器官的电池充电）等新型技术的需求。

中短程无线电力传输是基于电磁共振耦合或电磁波射频的原理实现的，当供电与用电设备之间的距离大于感应线圈直径的8倍时，此时穿过电磁感应线圈的磁感应强度大幅削弱，使电能传输的效率降低而严重影响电能的传输。而电磁共振耦合可实现超过该距离的电能传输，具体而言，整个传输系统由两个主要的线圈构成[6]；一个线圈与电源相连向外发射电磁波，为非辐射型磁场，另一个线圈的固有频率设计为磁场频率相同，振荡电流最强，而“接收”电磁波，实现电—磁—电的转化，即一个无线的电能传输。借用电磁共振耦合的原理完成的无线输电距离已完全覆盖了常规工厂或家庭电器设施用电和手机等电子设备充电的需求，使充电和用电变得更加便捷是重要的应用方向。

远程或超远程无线电力传输使用的技术手段是微波和激光[7]。一般认为以无线电磁波的形式进行远距离的电力传输不太合适，因为理论认为，电波波长越长其定向性越差、弥散性越高。而微波波长在300MHz~300GHz是介于无线电波与红外线之间，兼具无线电波传递方向性好与红外线衍射（穿透性）的特点，可用于远距离能量的传输；激光具备定向性、高亮度性和高能量性，在忽略阻碍物的条件下，很适合电能的远距离无线输送，但穿透性差且由于激光的高能量性可能带来安全隐患。因而，目前两种方式以其各自的优点在远程无线电力输送中都作为研究的方向。

3优缺点比较

3.1 灵活性

灵活性即电力输送距离可灵活变化，对于某一需求电路可直接使用或变化输电距离时添减材料和设施可以达到。对于有线电力传输，是通过电流在导体内传递来传输电能的，在不考虑超高电压输送情形下，一定范围内改变输送距离，只需设置对应的架空线即可；即便改变距离超过对应电压可输送的距离，为了降低输送过程中电能的损耗，提高输送线路电压及其安全配到设施、升高线路距地高度就能满足输送要求。具体的各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离如表1[8]。

无线电力传输根据传输距离的不同所选择的传输工作原理也有差异，短距离——电磁感应，中距离——电磁共振耦合，长距离——微波或激光[9]；对于不同距离的电力输送和供电需求设计的电力传输装置，其工作原理是预先设计并固定使用的，用途和适用范围（距离）不容易改变，针对性强，但使用灵活性较差。同时，由于无线电力传输原理多，使用面更广，对于有线输电不易或不可能完成的传输作业均可实现，如“免电池”无线鼠标、植入式医学器件充技术、“无尾”电视、外太空能量向地面的输送等均是无线输电广泛应用表现形式[10]。

3.2 安全性

常规电网或家庭、工厂布线都离不开电线与连接元件，防止电线直接裸露在空气中造成触电或线与线之间的短路，通常在电线周围裹上绝缘子等绝缘体。但是用电与输电时刻发生在人们的周围，大量的电线与插座等在绝缘子老化后，很可能造成触电或短路的危险，严重影响使用安全。而无线电力传输的主要三种均是以电——磁（电磁波或磁场）——电的形式传递，让“电流”通过空气或其他介质传播，不会使使用者或处于介质的人员有触电的感觉，且无线电力传输技术不产生辐射，部分已无线电力传输研发的产品其安全性已经通过FCC、IEEE和CCC等标准认证，不会产生危险，避免了带电插拔、电源线短路等等可能的安全隐患。如2008年8月英特尔信息峰会上演示了采用电磁共振耦合的原理隔空1m为60W等泡供电，虽然效率只有75%，但基本满足日常灯泡供电的距离需求，不会因为布置电线而存在任何隐藏的危险。在确保安全性的前提下，中短程无线供电方式将可以彻底解决家庭、工厂布线凌乱、电器位置固定、插座破坏建筑布置美观等等问题，具备可靠地安全保障[11]。

3.3 经济性

短程电磁感应中的磁场，中程或远程的电磁波（微波和激光可视为电磁波）传播过程中不需要介质，甚至在真空中的速度接近光速。电力传输只需铺设发射端和接收端，两端主要部件均由调理电路和线圈组成，检查两端是否能正常工作即可维护整个输电线路，成本较低。而常规的有线电力传输过程需要借助介质，一般为金属介质，虽然在传播速度同样接近光速，但传播距离和传播效率受介质影响。电网中使用较多的为架空线路，其使用的介质导线材质常使用的有三种材料——铜、钢和铝。以传递过程中的电压、传输距离及最大负载作为使用材质选择条件，使用最多的铜芯铝绞线，电压越高，导线截面越大。传输线路的铺设成本随距离的增加而增加，随电压的增加而增加。以铜芯铝绞线为例，由于传输距离的改变，承载功率由10kW增长到35kW，线截面积对应的由1mm2增加到6mm2。不仅如此，对于架空线路而言，配套的配电、杆塔和其他安全设施也极大提高了成本。电压提高时，相应的设备，尤其是与安全与传递效率相关的设备，成本呈几何线增涨。架空线大部分铺设在野外，而且高压输电杆塔较高，对于维护和修理的难度很大、成本较高。

4无线输电的发展前景与方向

无线输电作为一种新型的技术还不太成熟，在传输效率与功率上还需进一步的高[12]。以磁感应原理的无线电力传输由于距离的限制，目前只应用于供电、用电部分距离很近的情形，如变压器和芯片信息识别等。中程的“磁耦合共振”是最可能替代目前架空线路的无线传输技术，其传输的距离和效率与两端线圈大小直接相关，实现两端线圈完美共振，并研发能提高传输距离与传输功率的线圈结构，将会对无线电力传输有着极大地推广作用；其次，工厂用电机械、家用电器、手机等用电设备的充电与电源之间的距离在“磁耦合共振”输电的距离之内，借用“磁耦合共振”代替传输导线、简化传输结构、提高使用安全为当前及今后无线输电的主要研究路线。随着科技的发展，对能源的需求与日俱增，地球能源有限，从太空获取额外的能源并输送到地面是将来发展的必然趋势，而远程的无线输电成了必要的基础，对微波与激光输电效率以及输电环境适应性成为今后的研究方向。

参考文献：

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[7]白明侠，黄昭.无线电力传输的历史发展及应用[J].湘南学院学报，2010，31（5）：51-53.

[8]李洪波，孟祥臣.电力电缆[M].北京：中国电力出版社，2015.

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[10]魏红兵，王进华，刘锐，等.电力系统中无线电能传输的技术分析[J].西南大学学报（自然科学版），2009，31（9）：163-167.

篇10

涡轮流量计由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成,如图1所示:

被测流体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的转速随流量的变化而变化,即流量大,涡轮的转速也大,再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲,经前置放大器放大后,送入显示仪表进行计数和显示,根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。

涡轮变送器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动,并冲击涡轮叶片时,便有与流量qv 、流速V和流体密度ρ乘积成比例的力作用在叶片上,推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时,叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线,改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理,在线圈内将感应出脉动的电势信号,此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比,即:

其中,qv为流体的体积总量,N为变送器产生的脉动总数;ξ为流量系数。

ξ是涡轮变送器的重要特性参数,不同的仪表有不同的ξ,并随仪表长期使用的磨损情况而变化;其含义是单位体积流量通过变送器时,变送器的输出的脉冲数。

涡轮变送器输出的脉冲信号,经前置于放大器放大后,送入显示仪表,就可以实现流量的测量。

2 涡轮流量计的选型

(1)流量计本体最好选区用316不锈钢材料以防腐,如是防爆区还必须是防爆结果。

(2)轴承一般有炭化钨,聚四氟乙烯,碳石墨三种规格:碳化钨的精度最高,它作为工业控制的标准件;聚四氟乙烯,碳石墨能防腐,一般在化工场所优先考虑。轴承的寿命流速的平方成正反比,故流速最好的在最大流速的1/3速度比较好。

(3)感应探头是检测转动体的运动并把它转化为脉冲数字电信号,它电磁线圈电压输出值接近正弦曲线,脉冲信号的频率范围随测量的流量大小成线性变化,典型的范围为10:1,25:1 和100:1三种规格。电磁线圈的电阻一般小于2000Ω,大于该值可能损坏。

3 涡轮流量计的安装

(1)变送器的电源线采用金属屏蔽线,接地要良好可靠。电源为直流24V,650Ω阻抗。

(2)变送器应水平安装,避免垂直安装,并保证其前后有适应的直管段,一般前10D,后5D。

(3)保证流体的流动方向与仪表外壳的箭头方向一致,不得装反。

(4)被测介质对涡轮不能有腐蚀,特别是轴承处,否则应采取措施。

(5)注意对磁感应部分不能碰撞。

4 涡轮流量计的组态与校正

标准的标定方法是十点水标定法,但黏度不同标定的值不同,故通常要做黏度标定曲线。

5 涡轮流量计的显示仪表

显示仪表的任务是将单位时间输出脉冲数和输出脉冲总数转换成瞬流量和总流量,并显示出来。

由前放大器输出的脉冲信号,其幅值、波形都是不规则的,在进入显示仪表后,先需经整形电路整形成为有规则 的具有一定幅值的矩形电脉冲信号民,再经过频率/电流转换电路,将频率信号变为相应的电流信号(4~20mA)再转换能瞬时流量值,总量由转换及积算电路得到。有的显示仪表就地显示,有的送DCS显示。

6 注意事项

(1)安装涡轮流量计前,管道要清扫。被测介质不洁净时,要加过滤器。否则涡轮、轴承易被卡住,测不出流量来。

(2)拆装流量计时,对磁感应部分不能碰撞。

(3)投运前先进行仪表系数的设定。仔细检查,确定仪表接线无误,接地良好,方可送电。

(4)安装涡轮流量计时,前后管道法兰要水平,否则管道应力对流量计影响很大。

7 发展前景