[發明專利]一種電磁觸探裝置及其動力線圈電流的控制方法

有效

• 申請號: 201811056013.5
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109238826B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 劉凱;徐先明;許培欣;王芳;李瑤;梁威;楊帆;傅朝亮;戴冬凌
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/34;E02D1/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 宋萍

1.一種電磁觸探裝置的動力線圈電流的控制方法，其特征在于：所述的電磁觸探裝置包括有定位套筒，所述定位套筒中套裝有與其滑動配合的落錘承重塊，落錘承重塊中心套裝有與其一體的觸探桿，觸探桿上對應落錘承重塊上方的部位自上而下依次套裝有動力磁塊和柱狀的落錘，動力磁塊和落錘固定連接為一體且均與定位套筒滑動導向配合；觸探桿下端伸出定位套筒，觸探桿底端為觸探頭，觸探頭上旋裝有觸探板；所述定位套筒內位于動力磁塊上方的部位固定套裝有可以產生電磁場的動力線圈；

所述的一種電磁觸探裝置的動力線圈電流的控制方法，依次按照以下步驟進行：

步驟一：計算不同類型落錘下落至承重臺時所具有的動能，用以確定所需磁場強度的大小；

計算不同類型落錘下落時損失勢能,落錘下落所損失的勢能與落錘所獲得的動能相等；由公式1計算：

W_i＝m_igl (1)

W_i:i型落錘下落與承重臺接觸時所具有的動能

m_i:i型落錘的質量

l：落錘下落前與承重臺的距離

步驟二：計算動力磁塊與落錘下落至承重臺時所具有的動能，用以計算所需電磁力的大小；

動力磁塊與落錘下落至承重臺所損失的勢能即動力磁塊與落錘下落至承重臺時所具有的動能大小，由公式2計算：

W_電＝Fl₀+m₀gl₀ (2)

W_電：電磁落錘下落與承重臺接觸時所具有的動能

F：麥克斯韋電磁力

l₀：電磁落錘下落前與承重臺的距離

m₀：電磁落錘的質量

步驟三：根據前兩步所得到的結果，即公式1與公式2所計算的結果，推導出動力磁塊與落錘下落時所需電磁力的大小；即公式3：

步驟四：以麥克斯韋方程組為理論基礎，推導出麥克斯韋電磁吸力公式即公式4，將麥克斯韋電磁力公式4與以上步驟所得公式3聯立，推導出動力磁塊與落錘下落時所需控制電流的大小，即通過公式5與公式6的推導，得到公式7；

μ₀：空氣中的磁導率

S₀：空氣隙面積

n：線圈匝數

i：輸入電流

δ₀：空氣隙厚度

μ₀S₀n²i²l₀＝8δ₀²(m_igl-m₀gl₀) (6)

步驟五：將上述步驟得到的結果進行開平方處理，直觀的得到所需電流的精確值，即公式8，調節電機的輸入電流，保證儀器工作正常進行；

步驟六：由于電流公式8參數較多，且形式復雜，故引入流變系數，以簡化計算公式，流變系數中各數均為常量，簡化后得到電流公式9：

λ：流變系數

步驟七：將輕型，重型，超重型落錘的質量帶入公式9，輕型，重型，超重型質量分別為10kg,63.5kg,120kg；計算每種落錘所需要相應的電流大小；即得到結果10,11,12；

步驟八：調節電機的輸入電流，使動力磁塊與落錘以相對應不同型號落錘的動能砸至落錘承重臺上，模擬不同型號落錘的作用效果。

2.根據權利要求1所述的一種電磁觸探裝置的動力線圈電流的控制方法，其特征在于：所述定位套筒兩側分別設有可以測量落錘承重塊下移尺寸的高度標尺。

3.根據權利要求1所述的一種電磁觸探裝置的動力線圈電流的控制方法，其特征在于：所述動力線圈通過線圈夾具安裝在定位套筒上。