子午胎钢丝间隙传感器设计与参数优化.pdf

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1、2010年第29卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)81子午胎钢丝间隙传感器设计与参数优化罗川(杭州电子科技大学智能与软件技术研究所，浙江杭州310018)摘要：为满足汽车工业中子午胎钢丝间隙的检测，提出一种结构简单的间隙传感器模型。通过ANSYS有限元软件仿真该传感器模型，并分析了传感器探头移动过程中，传感器线圈瞬态电流幅值的变化，以实现对子午胎钢丝间隙的检测。实验结果表明：该传感器模型具有较好的灵敏度和线性变化范围，很好地满足了要求，并为该类传感器的进一步设计提供了参考。关键词：子午胎；间隙传

2、感器；钢丝检测中图分类号：TP212．12文献标识码：B文章编号：1000--9787(2010)07-0081-03J1一，esl●2nanc1IDarametJer0DtJl●ml●ZatJl●0n1n0rameri⋯{1ianwlregapsens0rLU0Chuan(InstituteofSoftwareandIntelligentTechnology，HangzhouDianziUniversity，Hangzhou310018，China)Abstract：Tomeettherequirementsofgapdetectingbetweenrad

3、ialwiresintheautomobileindust~，asimplestructuregapsensorisproposed．TheperformanceofsensorcanbeoptimizedbyANSYSfiniteelementmethod(FEM)，andthecurrentamplitudechangesinthecoilduringtheprocessofprobemovingofsensorisanalyzedtorealizedetectionofthegapbetweenradialwires．Theexperimentalre

4、sultsshowthatthesensormodelhasgoodsensitivityandlinearrange．ItcanmeettherequirementsandgivereferencetofurtherdesignofsuchtypeofSensor．Keywords：meridiantire；eddycurrentsensor；wiredetection0引言态、谐性和瞬态磁场分析；基于边界的三维静态、谐性和瞬无损检测系统中，用于机械振动技术研究和连续监视态磁场，以及基于节点的三维静态、谐性和瞬态磁场分析、过程中的非接触测量技术所采用的传感

5、器主要是涡流传感电场分析，另外还可以进行高频电磁场分析。本文主要采器。电涡流传感器是利用感应涡流原理实现位移的检测，用基于节点的三维谐性分析，软件主要包括3个部分：前处当被测导体与线圈的间隙发生变化会引起传感器线圈的电理模块、分析计算模块和后处理模块。感、阻抗和品质因数的变化，它具有结构简单、灵敏度高、非1．1物理模型接触性、抗干扰强等特点。国内外学者已经进行了相关领利用ANSYS软件的前处理模块按照表1提供的参数域的研究：有限元法在涡流传感器设计的应用和各种常用创建几何模型，定义单元类型，定义材料属性，图1所示为的涡流传感器设计方法的分析及特点的比较；有限

6、元阻抗结构模型图。根据实际检测的需求，分别对传感器线圈、磁分析法是涡流传感器设计中的常用方法，它具有结构简单，芯、探头、检测钢丝体和空气分别建模，然后再综合各个组测量方便等特点，在传感器的设计中得到了广泛的应用；件。其中，磁芯材料为坡莫合金铁氧体；线圈为漆包铜丝；利用涡流原理通过线圈电流的变化来测量钢丝间隙的非对检测钢丝为45#f~，钢丝之间为橡胶材料。称性。绷基于已有传感器设计的模型和经验，提出了一种新型的涡流传感器模型，实现了对子午胎钢丝之间间隙检测。1ANSYS有限元建模ANSYS是集结构、流体、热学、电磁等于一体的功能强图1结构模型图大的CAD／CA

7、E软件之一。电磁分析方面可以进行二维静Fig1Structuralmodeldiagram收稿日期：2009—10-2982传感器与微系统第29卷表1有限元分析的相关参数式中为诺依曼边界；n为边界的外法线矢量；，()和Tab1RelevantparametersofFEA(finiteelementanalysis)h(r)为一般函数(可以常数和零)。相关参数参数值相关参数参数值实际电磁场微分方程求解中，只有满足一定的边界条绞线半径(him)0．03545堋相对磁导率8000件和初始条件才有确定的解。本文采用狄利克莱边界条线圈匝数50045#i1~相对电导率

8、1／1．2×10一件，该边界条件在ANSYS中表现为