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铁磁性材料分选技术的研究

作　者: 李亮
导　师: 何辅云
学　校: 合肥工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 初始磁导率 剩磁场 对比分选 噪声抵消
分类号: TM271
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 122次
引　用: 2次
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内容摘要


铁磁性材料应用广泛,但是由于合金含量的不同导致其性能和应用领域也不同。比如,高压锅炉管道使用普通管道材料,轻者会影响使用寿命,重者发生严重的破坏性事故。因此,在铁磁性材料实际生产中必须将不同材质的材料分选开来。常规的铁磁性材料分选技术有:人工火花鉴别法、光谱分析法和化学分析法等。这些分选方法也可以分选出不符合要求的材料,但存在着在分析速度较慢、易受检测人员情绪影响等缺点,不适合铁磁性材料的在线高速检测。本文研究了一种根据铁磁性材料初始磁导率来进行材质分选的技术。根据铁磁性材料磁导率的不同,初级磁化线圈通过铁磁性材料耦合到次级线圈的信号就不同的现象,就可以进行钢级识别和材质分选。初始磁导率材质分选技术同常规方法相比具有检测速度快、精度高、人为因素小等优点。该技术能够用于输油管道、轴承等钢铁产品的分选。该技术的研究对于提高铁磁性材料产品质量和生产效率具有重要意义。本文的主要研究工作如下:1、研究了几种常规的铁磁性材料分选技术的原理和优缺点。经过对铁磁性材料的磁化特性分析可得到:铁磁材料的初始磁导率与材料的组织成分有关,铁磁性材料所含合金百分比不同则初始磁导率不同。铁磁性材料在磁畴畴壁的可逆位移区域磁化的初始磁导率技术非常适用于铁磁材料生产线的在线高速分选。2、在研究了铁磁性材料的初始磁导率原理基础之上,研究了对比分选系统的原理和结构组成。对比分选系统由参考单元、识别单元和仪器单元三部分组成,参考单元和识别单元是两套参数完全相同的设备,具有完全相同的机械结构和磁化、检测设备。待测材料和标准材料分别通过参考单元和识别单元产生两个感应电压,采用对比分析这两电压信号差异的办法来实现材料分选。3、采用低噪声芯片TL062和AD8221设计的差异信号的信号处理硬件电路,能够有效抑制共模干扰,该电路主要实现差异信号的放大和滤波。为了实现钢级识别,还需要通过实验获得相关钢级同标准材料的差异数据并存入数据库。同时,本文还给出了铁磁性材料分选系统的主要技术指标。4、研究了系统中存在的各种干扰噪声,这些噪声可以通过屏蔽、隔离以及采用性能优异的元器件去克服和减小。简要介绍了LMS算法和NLMS算法原理,然后运用性能优越的NLMS算法,利用仿真工具,研究了自适应噪声抵消系统。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-12
第一章 绪论  12-16
  1.1 本课题研究意义  12
  1.2 铁磁性材料分选技术的发展  12-14
  1.3 本课题主要的研究内容与成果  14
  1.4 论文的结构  14-16
第二章 铁磁性材料分选方法  16-26
  2.1 光谱分析法  16-19
    2.1.1 光谱分析法的基本原理  16
    2.1.2 光电直读光谱仪结构  16-19
  2.2 剩磁法  19-22
    2.2.1 铁磁材料的磁化规律  19-20
    2.2.2 磁滞回曲线  20-21
    2.2.3 剩磁的测量  21-22
  2.3 初始磁导率法  22-24
    2.3.1 初始磁导率法检测原理  22-23
    2.3.2 初始磁导率测量  23-24
  2.4 涡流法  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 铁磁性材料分选系统的结构  26-39
  3.1 铁磁性材料对比分选结构  26-27
  3.2 检测传感器  27-29
  3.3 信号处理硬件电路  29-33
    3.3.1 第一级放大电路  29-32
    3.3.2 带通滤波  32-33
    3.3.3 后级放大  33
  3.4 模数转换和数据采集  33-36
    3.4.1 采集卡简介  33-34
    3.4.2 信号的数据采集  34-36
  3.5 钢级识别和分选  36-37
  3.6 对比分选系统的主要技术指标  37
  3.7 本章小结  37-39
第四章 材质分选中的噪声分析和抑制  39-52
  4.1 噪声分类  39-42
    4.1.1 空间环境干扰噪声  39-40
    4.1.2 检测系统和铁磁性材料自身产生的噪声  40
    4.1.3 硬件处理系统的噪声  40-42
  4.2 噪声抑制  42-45
    4.2.1 屏蔽  42-44
    4.2.2 隔离  44-45
  4.3 自适应噪声抵消在材质分选中的应用  45-51
    4.3.1 原理  45-47
    4.3.2 算法简介  47-49
    4.3.3 基于simulink 的噪声抵消系统仿真  49-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章 总结与展望  52-53
  5.1 论文成果总结  52
  5.2 展望  52-53
参考文献  53-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56-57

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 磁性材料、铁磁材料
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