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Comsol感应器电磁场模拟

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关键词:

感应器;电磁感应;数值模拟;仿真计算

全文共计1300字8图,预计阅读需5分钟


01        
感应器      


1.感应器

感应器,又称为传感器或换能器,是一种能够接收信号或刺 激并作出反应的器件。它能将待测的物理量或化学量转换成另一对应的输出,通常是电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。感应器在我们的生活中无处不在,是自动化控制、安防设备以及众多其他领域的关键组件。

1.1感应器原理

感应器通常由敏感元件和转换元件组成,部分感应器还包含信号处理电路和输出电路。敏感元件负责感受被测量的信息,而转换元件则负责将感受到的信息转换成电信号或其他形式的输出。感应器的工作原理基于物理量与电信号之间的转换。例如,温度传感器通过测量被测物体的温度,并将其转化为与温度成正比的电信号进行输出;压力传感器则通过测量被测物体的压力,并将其转化为与压力成正比的电信号。

1.2感应器分类

感应器有多种分类方式,按使用技术可分为压力感应器、图像感应器、加速度感应器、位移感应器、温度感应器等;按应用则可分为压力感应器、浸水感应器、位移感应器、称重感应器、液位感应器等。以下是一些常见的感应器类型及其应用场景:

温度传感器:用于测量物体的温度,广泛应用于工业、医疗、农业等领域。常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器等。

压力传感器:用于测量液体与气体的压强,广泛应用于各种监测与控制应用中。常见的压力传感器有压阻式、压电式和电容式等。

图像传感器:能将可视图像转化为电子信号,主要应用于数码照相机与其他成像设备中。常见的图像传感器有CCD和CMOS传感器等。

加速度传感器:用于测量被测物体的加速度,广泛应用于智能手机、游戏手柄、安防监控等领域。常见的加速度传感器有压阻式、压电式和电容式等。

光感应器:能够感应光线强度和颜色,测量光线的亮度、波长、频率等。广泛应用于自动化控制、照明系统、安防监控等领域。

声音感应器:可以感应声音的强度、频率、方向等参数,常见的声音感应器有麦克风、压电传感器、声呐等。广泛应用于通信、音频设备、安防监控等领域。

图1. 智能感应器


   
02      
物理建模      


感应器几何模型如图2所示。仿真过程需设置感应器的相对磁导率、相对介电常数和电导率,为保证结果准确性,以上材料参数均从相关论文资料及现有实验数据中获取,如图3所示。

图2. 几何模型


图3. 材料参数


         

       


03      
物理边界条件      



         
计算模型            

计算模型采用磁场计算模型,添加激励线圈电流30A和磁绝缘边界添加进行求解,详细物理场边界条件如图4所示。

图4. 物理场边界条件

         
网格分布            

根据有限元法的求解原理,剖分越精细,求解越准确,数值计算前通过网格划分对模型计算区域进行离散化处理,采用三角形非结构化网格对模型进行划分,具体网格分布如图5所示。

图5. 计算网格


04      
结果展示      


采用频域50Hz全耦合求解器进行求解,通过计算得到感应器电磁场分布如下图所示。

图6. 磁通密度分布

图7. 磁场强度分布

图8. 磁感线分布

图9. 电磁损耗分布


供稿:电子F430

编辑:小苏

审核:赵佳乐



来源:Comsol有限元模拟
Comsol化学电路半导体电子农业通信材料游戏控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-10-26
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硕士 | 仿真工程师,... Comsol工程师,研究方向多物理场
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