资源目录
压缩包内文档预览：
编号：511824
类型：共享资源
大小：2.06MB
格式：RAR
上传时间：2015-11-12
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
6
积分
- 关 键 词：
-
毕业设计
- 资源描述：
-
DZ238臭氧消毒仪设计,毕业设计
- 内容简介：
-
1 高带宽感应线圈 摘要 描述了一种感应式线圈，其主要应用是微弱暂态电磁探测。 这种线圈时一个具有较低的缠绕分布电容计较高带宽的空心螺旋型。 最适宜的信噪比由线圈的大小以及用于输入前放的场效应晶体管（ FET）的噪声电压来决定。 1. 绪论 暂态电磁勘探方法是探测矿床沉积体的感应涡流电流。在发射线圈的电流断开后测量到的涡流电流其值极小。 通常 在测量这个涡流电流时必须一个大的感应线圈 （典型值为 2000 ）和一个与之关联的放大器（ Velikin and Bulgakov1967， Buselli and O Neill 1977）。 Spies（ 1979）已经指出放大器的带宽限制会引起接收信号的错误。当使用小的感应线圈去探测涡流电流的时候，也会出现相同的问题，但是更糟糕的问题通常是放大器的带宽是大于 100 兆赫兹的时候，而感应线圈的带宽大约是 10 千赫兹。 本文提供一种更接近实际线圈回路 的螺旋形感应线圈。这种线圈具有高的贷款和敏感度，但是分布电容却很低。另外，这种面积约为 1 的典型螺旋形线圈还具有较好的信噪比。 2. 螺旋形感应线圈的设计和结构 正常类型的多匝螺旋管线圈的自电容大的简直无法接受。而由螺旋形线圈引入的电容量要比当线圈被连 接时由前放所引起的电容量要小得多。螺旋形线圈比其他形式的小线圈结构更优的特点是由于存在线圈电阻，其互绕电容大大减小，而信噪比却没有明显减小。因为任何一匝的电位梯度主要是由与它直接相邻的那些匝而不是那些电压梯度更大的远处的匝决定的。所以 其互绕电容量更低。一个多匝螺旋线圈的自分布电容量也可以用实验方法观测 (Welsby 1960): (1) 1212rrCyrr 这里 y 是 螺旋型电导管的长度， r1 和 r2 分别是螺旋型电导管 外部和内部的半径。随着螺旋形电导管匝数的逐渐增加总分布电容量 逐渐减少。 同样的，如果螺旋形电导管每层只有一个轴向的匝，公式（ 1）中的 y 将会是最小量，这时就变成为高带宽的游丝型线圈结构。 构造真实的螺旋形线圈的工作很困难。然而，如果电线长度的微小增加能被接受，一个正方形的螺旋形的线圈是比较接近的构造。这种方法依赖于利用一个旋转式工作台，在它的便面植入 四个由带锯刀锋的长度形成的一个半对角线正方形。刀锋的齿被nts 2 移走之后，被完成的线圈被封装在一个环氧基树脂化合物中。 3. 正方形螺旋形线圈的参数 感应线圈的敏感度根据法拉第 的定律与通过它的有效面积的通量成正比例。在正方形螺旋圈的情况 下，如图 1.所示，有效面积可以通过计算每一匝线圈的面积来计算。 它的面积可以由下式给出： （ 2） 222 1 2 1 4 43A d N N N x N x d N 图 1. 螺旋形线圈的平面图 这里 d 是匝间距， 2x 是最内层的线圈的大小， N 为线圈俄匝数。 线圈的外径尺寸 S 是所有的线圈间隔和最内层线圈长的的综合的两倍，可以便是如下： （ 3） 21S N d x 如果最内层的线圈长度 2x 的大小与 d 相比比较小，那么面积 A 能被简化为： （ 4） 323436SA d N d为了计算线圈阻抗， 被用于构建线圈的导体的长度 l 可以由下式给出： （ 5） 4 1 8l d N N x N nts 3 螺旋形线圈的阻抗由导线的长度、电阻率和它的横截面积决定。 如果假定导线时由半径 r 和电阻率为 的圆柱形的电线，线圈的阻抗可由下式计算： （ 6） 24 1 8 /R d N N x N r 如果最内层的线圈长度 2x 的大小与 dN 相比比较小，阻抗被简化为： （ 7） 2 2 2 24 / /R d N r S r d 这里 d 2r。 4. 螺旋型线圈的信噪比 空心的感应线圈的内在噪声是由于线圈电阻的鐕深詹森噪声。 当使用一个前级放大器用来提高敏感度并且为接收机提供匹配的时候，其他的噪声源将通过等效电压引入， Vn（ Motchenbacher1973），如图 2 所示 ： （ 8） 2 22 2 2 2 2 2 241nV k T R L C R C e R L i f 图 2.前置放大器和螺旋型线圈的等效电阻 这里 k 是 Boltzman 常熟， T 是绝对温度 K， f 是带宽，单位是兆赫兹， R 是线圈的电阻，单 位是 ， L 是感应系数，单位是 H， C 是线圈和前置放大器的总电容量，nts 4 单位是 F， 是频率单位是 rad 1s ， e 是前置放大器的噪声电压源，单位为 V 1/2Hz ，i 是前置放大器的噪声电流，单位为 A 1/2Hz 。 由于涡流电流被接收到的信号可由下式表示： （ 9）0sV HA这里 u0 时自由空间的磁导率， H 是磁场的平方根，单位为每匝安培 /平方米， 是频率 ， 单位是 rad/s， A 是线圈的有效接受面积，单位 。如果前置放大器是由于与低噪声的场效应晶体管（ FET）构成，则信噪比的表达式可以被简化。在现在阶段，设计低噪声前置放大器几乎普遍使用 FET 是因为 FET 的低噪声 e 和 i 值。其间噪声的典型值，例如 2N6550 的 e 值为 2 910 V 1/2Hz 而 i 为 10 5A 1/2Hz （ Teledyne Crystalonics Data Book 1980）； i 的值通常非常低，并且对大多数跨导（ gm）很高的低噪声 FET 而言 i 是常熟。 在公式（ 8）中，低于 100kHz 的包涵 2i 的项不可忽视，并且由于总的电容量（主要来自前置放大器）是不会超过 50Pfde ，噪声仅仅是同一公式中的第二项（ 2e ）就大大地减弱了。前置放大器的噪声可以通过并行放置系列低噪声前置放大器得到更进一步的降低，但是代价是增加了输入电阻。在频率是在音频范围中的应用时，例如暂态电磁勘探，公式（ 9）中主要是由线圈电阻和前置放大器中额度噪声引起的詹森噪声。更进一步的假定最内部的线圈的总大小小许多。 就可以给出一个线圈大小 S 的近似值，即： （ 10） 2S dN 从公式（ 4）由这些假设，对于螺旋型的感应线圈的信噪比表示为 : (11) 2 2 2 4 6202 2 2 21691 6 /snH d NVV k T N r e f 上式显示增加线圈的大小可以增加信噪比。 在极限值 e 趋于 0 时，公式（ 11）变为： （ 12） 2 242 020 144sn eH r SVV k T f d 这里信噪比取决于线圈的面积的平方。 显示的工作情况要求 e 是有限的，而且对于野外应用我们应该有大小紧凑的感应线圈。对于设计标准常见的做法是选择半功率点或三分之一点。最佳设计师当前置放大器的噪声电压和詹森噪声电压是相等的时候，也就是： nts 5 （ 13） 221 6 /k T d N r e 或者 （ 14） 2 2 24/k T S r e 从公式（ 14）可以看出，利用具有的噪声前置放大器，意味着感应线圈的大小 S，可以适当地减少信噪比大小决定了 e 和 S。从公式（ 10），（ 11）（ 14），最佳的信噪比可以表示为： （ 15） 22 602 2 272sn o p t i m u mHV SV f e d在选择最佳设计参数时 ，公式（ 14）和（ 15）必须同时考虑。 在公式（ 15）中，一个令人惊讶的结论是信噪比并不依赖于导线的半径和电阻率。 5. 野外实验结果 内截面（ 0.12 平方米），有效面积 220 ，由 0.355mm 的漆包线构成 的 587 匝的一个正方体的 螺旋形线圈。线圈的总长度为 1m。 根据公式（ 14），在 200K 时，线圈的等效詹森噪声大约为 1.96 910 V 1/2Hz 。 线圈的分布电容值从测量到的谐振频率为 143千赫兹，电感量为 0.19H，计算为 6.6pF。这个电容在很大程度上是近似的，因为在测量过程中的接线，而且线圈的真实电容量或许会更小。 这种有 一个低噪声 FET 输入前置放大器的感应线圈已在一个 SIROTEM 接收机（ Puselli 和 O Neill 1977） ，在位于 Crosslands Reserve Parkland， NSW， Australia的已知渗透碱金属的地面之上被应用。 由一个 220 的有效面积和一个增益为 23 的前置放大器，一个等效面积 5060 而组成。作为对比，一个单匝 50m 50m 的大线圈也同时使用。被 感应线圈 和由大线圈接收到的信号被进行了 2048 次的叠加后平均更进一步的减少了噪声。 被显示在图 3.中的结果被规划到 2500 线圈，发射电流 4.8A 结果和利用大的接收线圈测量的结果之间的电容的感应耦合。 在这种情况下所用的螺旋型 的线圈不需要再前置放大器的输入端并接阻尼电阻以达到正常的临界阻尼响应。这是因为线圈的带宽高而且被接收的信号的频率成分较低。信噪比与发射极的功率和地下的矿物状态有关。 最佳的信噪比可以根据在瞬态电磁探测中的典型值来估计。 野外实验的力量通常大大超过 1010 T，最低的频率成分是大约 10 个 Hz。 螺旋型的感应线圈的参数，利用螺旋型的线圈公式（ 15）可得最佳信噪比大约为nts 6 4.96Db。 图 3. 在 Crossland Reserve单匝线圈和螺旋型线圈俄测量结果的比较，发射电流 4.8A，值为 2048 个样品三次重叠的平均。 6. 结论 被设计利用正方形螺旋型俄线圈设计的小的便携式空心感应
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号