一種測試航空機載轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于仿真分析及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，涉及航空機載轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的預(yù)計及優(yōu)化設(shè)計的實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，往往需要對發(fā)動機低壓、高壓轉(zhuǎn)子位置進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)對發(fā)動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的高精度控制。磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器利用電磁感應(yīng)原理設(shè)計而成，根據(jù)傳感器內(nèi)部線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化率即可測得發(fā)動機轉(zhuǎn)速。該感應(yīng)電動勢的大小即為電磁輸出特性，為轉(zhuǎn)速傳感器最為重要的性能指標(biāo)之一。
[0003]傳統(tǒng)的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)計方法主要依靠已有經(jīng)驗，缺乏系統(tǒng)的理論計算校核，產(chǎn)品的設(shè)計缺陷常常要到生產(chǎn)試驗階段才暴露出來，從而延長產(chǎn)品的研制周期，造成巨大的人力物力資源浪費。因此在設(shè)計的前期，識別重要的設(shè)計參數(shù)，對電磁輸出特性進行模擬仿真計算，能夠有效的提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量，降低開發(fā)成本。
[0004]本發(fā)明提出一種預(yù)計轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的仿真分析方法，利用高性能的工作站和電磁有限元仿真軟件中的瞬態(tài)分析模塊，對產(chǎn)品的電磁輸出特性進行計算和比較，提高設(shè)計效率，達到優(yōu)化設(shè)計的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問題，提出一種測試航空機載轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的方法。
[0006]本發(fā)明的目的，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):一種測試航空機載轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的方法，其特征在于包括如下步驟:
a、建立有限元模型步驟，根據(jù)傳感器的設(shè)計圖紙、裝配關(guān)系和CAD數(shù)字樣機建立有限元模型，并對模型進行簡化；
b、網(wǎng)格劃分步驟，對有限元模型進行網(wǎng)格劃分，對氣隙等重要部位細分網(wǎng)格；
c、設(shè)定材料物理參數(shù)步驟，對各部件材料設(shè)定磁性能參數(shù)，包括密度、B-H曲線、磁導(dǎo)率等;
d、設(shè)定磁場仿真分析的邊界條件步驟，包括線圈匝數(shù)、繞制形式、并聯(lián)支路數(shù)、轉(zhuǎn)動頻率等；
e、瞬態(tài)分析算法步驟，利用瞬態(tài)分析算法對處于磁場中的傳感器的進行仿真計算；
f、繪制磁場分布圖步驟，根據(jù)仿真計算數(shù)據(jù)繪制出磁場分布圖；
g、擬合步驟，對電磁輸出特性結(jié)果進行數(shù)據(jù)擬合。
[0007]本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:航空機載轉(zhuǎn)速傳感器，均采用了該仿真分析的方法對電磁輸出特性這一產(chǎn)品的重要性能指標(biāo)進行預(yù)計，在設(shè)計的前期分析各種影響因素對輸出特性的影響，操作簡單可行，降低了設(shè)計成本，提高了設(shè)計效率。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明一種測試航空機載轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的方法中仿真分析及數(shù)據(jù)擬合結(jié)果的示意圖。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明提供了一種測試航空機載轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的方法，包括如下步驟:
a、建立有限元模型步驟，根據(jù)傳感器的設(shè)計圖紙、裝配關(guān)系和CAD數(shù)字樣機建立有限元模型，并對模型進行簡化；
b、網(wǎng)格劃分步驟，對有限元模型進行網(wǎng)格劃分，對氣隙等重要部位細分網(wǎng)格；
c、設(shè)定材料物理參數(shù)步驟，對各部件材料設(shè)定磁性能參數(shù)，包括密度、B-H曲線、磁導(dǎo)率等;
d、設(shè)定磁場仿真分析的邊界條件步驟，包括線圈匝數(shù)、繞制形式、并聯(lián)支路數(shù)、轉(zhuǎn)動頻率等；
e、瞬態(tài)分析算法步驟，利用瞬態(tài)分析算法對處于磁場中的傳感器的進行仿真計算；
f、繪制磁場分布圖步驟，根據(jù)仿真計算數(shù)據(jù)繪制出磁場分布圖，通過數(shù)據(jù)處理，得出某一轉(zhuǎn)速頻率下傳感器各部件磁感應(yīng)分布云圖、磁力線分布圖、測速音輪磁密度分布圖等結(jié)果;
g、擬合步驟，對電磁輸出特性結(jié)果進行數(shù)據(jù)擬合，利用正弦公式，即可得出電磁輸出特性的峰值和有效值等結(jié)果。
[0010]具體的，前期處理，對轉(zhuǎn)速傳感器有限元模型及計算域的建立。利用三維設(shè)計軟件對轉(zhuǎn)速傳感器建立數(shù)字模型，導(dǎo)入電磁仿真分析軟件Maxwell 3D中對模型進行網(wǎng)格劃分，并重要部位細化網(wǎng)格。隨后設(shè)置各部件材料的磁性能參數(shù)和與傳感器電磁感應(yīng)相關(guān)的邊界條件，即可完成有限元分析前處理，并輸出至下一模塊使用。接下來，仿真分析，對轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的數(shù)值計算。根據(jù)Maxwell 3D軟件內(nèi)置的三維瞬態(tài)麥克斯韋方程組算法，采用與物理時間量相關(guān)的分析模塊，對轉(zhuǎn)速傳感器所處的磁場計算區(qū)域進行仿真計算，重點監(jiān)控線圈中的感應(yīng)電動勢隨時間的變化情況。計算完成后輸出至下一模塊使用。最后進行數(shù)據(jù)處理及擬合，對仿真計算的結(jié)果進行可視化顯示和感應(yīng)電動勢的結(jié)果擬合。通過數(shù)據(jù)處理，得出某一轉(zhuǎn)速頻率下傳感器各部件磁感應(yīng)分布云圖、磁力線分布圖、測速音輪磁密度分布圖等結(jié)果，并對感應(yīng)線圈中的磁感應(yīng)電動勢隨時間變化的結(jié)果進行分析，利用正弦公式進行擬合，即可得出電磁輸出特性的峰值和有效值等結(jié)果。
[0011]本發(fā)明尚有多種實施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種測試航空機載轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的方法，其特征在于包括如下步驟: a、建立有限元模型步驟，根據(jù)傳感器的設(shè)計圖紙、裝配關(guān)系和CAD數(shù)字樣機建立有限元模型，并對模型進行簡化； b、網(wǎng)格劃分步驟，對有限元模型進行網(wǎng)格劃分，對氣隙等重要部位細分網(wǎng)格；c、設(shè)定材料物理參數(shù)步驟，對各部件材料設(shè)定磁性能參數(shù)，包括密度、B-H曲線、磁導(dǎo)率等;d、設(shè)定磁場仿真分析的邊界條件步驟，包括線圈匝數(shù)、繞制形式、并聯(lián)支路數(shù)、轉(zhuǎn)動頻率等； e、瞬態(tài)分析算法步驟，利用瞬態(tài)分析算法對處于磁場中的傳感器的進行仿真計算； f、繪制磁場分布圖步驟，根據(jù)仿真計算數(shù)據(jù)繪制出磁場分布圖； g、擬合步驟，對電磁輸出特性結(jié)果進行數(shù)據(jù)擬合。
【專利摘要】一種測試航空機載轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的方法，包括如下步驟：建立有限元模型步驟，根據(jù)傳感器的特征建立有限元模型；網(wǎng)格劃分步驟，對有限元模型進行網(wǎng)格劃分；設(shè)定材料物理參數(shù)步驟，對各部件材料設(shè)定磁性能參數(shù)；設(shè)定磁場仿真分析的邊界條件步驟；瞬態(tài)分析算法步驟，利用瞬態(tài)分析算法對處于磁場中的傳感器的進行仿真計算；繪制磁場分布圖步驟，根據(jù)仿真計算數(shù)據(jù)繪制出磁場分布圖；擬合步驟，對電磁輸出特性結(jié)果進行數(shù)據(jù)擬合。本發(fā)明應(yīng)用于航空機載轉(zhuǎn)速傳感器，采用了仿真分析的方法對電磁輸出特性產(chǎn)品的重要性能指標(biāo)進行預(yù)計，在設(shè)計的前期分析各種影響因素對輸出特性的影響，操作簡單可行，降低了設(shè)計成本，提高了設(shè)計效率。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104537145
【申請?zhí)枴緾N201410714660
【發(fā)明人】彭艷, 張磊, 鄭超超
【申請人】蘇州長風(fēng)航空電子有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月2日