表面電勢(shì)高低判斷

?兩個(gè)表面電勢(shì)高低判斷

1.引言

現(xiàn)代飛機(jī)的控制系統(tǒng)中,源于傳統(tǒng)和可靠性,仍大量地使用油液壓控制器。這樣,就需要各種各樣的電磁閥,電磁閥的核心是電磁鐵。電磁鐵的設(shè)計(jì)、研究工作中,需要對(duì)其動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。這種測(cè)量的難點(diǎn)之一在于位移的測(cè)量,從位移和時(shí)間的關(guān)系可以得到速度和加速度等參數(shù)。位移測(cè)量的關(guān)鍵在于位移傳感器的研制工作。

位移傳感器種類(lèi)繁多,有電位器式、電感式和光電式。但是,電位器式中電刷和元件之間有摩擦,會(huì)影響壽命和靈敏度。電感式工作穩(wěn)定,但動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)低。光電式頻響好,但是價(jià)格高,受環(huán)境影響大,油污、灰塵會(huì)使光柵阻塞。而且光柵也不能直接測(cè)位移,它的輸出是一系列脈沖信號(hào),由這些信號(hào)直接測(cè)得的是運(yùn)動(dòng)部件經(jīng)過(guò)兩個(gè)相鄰光柵時(shí)的平均速度,位移時(shí)間特性是在此基礎(chǔ)上推算得到的。因此,難以得到電磁鐵動(dòng)態(tài)過(guò)程中的最大速度、加速度等參數(shù)。

為了提高電磁鐵的測(cè)試水平,在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,研制一種專(zhuān)用的新型位移傳感器是十分必要的。本文試制了一種可用于電磁鐵位移時(shí)間特性測(cè)試的新型位移傳感器。

2 分布磁場(chǎng)位移傳感器的原理

給霍耳片加一個(gè)恒定的控制電流,讓它在一個(gè)平行的梯度磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),其輸出電壓將是隨位移線性變化的。把霍耳片和運(yùn)動(dòng)部件相連,霍耳電壓可以準(zhǔn)確地反應(yīng)位移的變化,采用圖1所示的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量?；舳?yīng)的頻率響應(yīng)比較高,完全可以滿足電磁鐵動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試要求。

磁場(chǎng)梯度越大,傳感器靈敏度越高;磁場(chǎng)梯度越均勻,傳感器的線性度越好。具體實(shí)現(xiàn)中,可以采用線圈形成梯度磁場(chǎng)。當(dāng)線圈采用細(xì)導(dǎo)線繞制時(shí),磁場(chǎng)梯度是很均勻的。

當(dāng)線圈均勻、材料的導(dǎo)磁率較高,并且線圈間的距離較小時(shí),dB/dx近似為常數(shù),即線圈間磁場(chǎng)近似為線性梯度磁場(chǎng)。

要提高梯度磁場(chǎng)的線性,可以從下面幾個(gè)方面來(lái)考慮:導(dǎo)磁體選用磁導(dǎo)率高的材料,以使導(dǎo)磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hx盡可能小,從而使傳感器的靈敏度提高;盡量使兩導(dǎo)磁體相互平行,并使其間距盡可能小,從而保證兩導(dǎo)磁體間的比磁導(dǎo)g等于常數(shù);線圈盡量采用較細(xì)的導(dǎo)線,纏繞盡量細(xì)密均勻,并且盡可能保持兩線圈及導(dǎo)磁體形狀完全一致,從而保證單位長(zhǎng)度線圈磁動(dòng)勢(shì)f等于常數(shù)。

3 霍耳元件的補(bǔ)償電路

霍耳元件用半導(dǎo)體材料制成,環(huán)境溫度對(duì)它有一定的影響。為減少這種影響,提高測(cè)量精度,應(yīng)采用恒流源供電。

控制電流為額定值、作用磁場(chǎng)為零時(shí),由于半導(dǎo)體材料的不均勻、霍耳電極安裝的位置不正確或者控制電極接觸不良,會(huì)造成控制電流分布不均勻,導(dǎo)致霍耳元件的輸出端出現(xiàn)一個(gè)電動(dòng)勢(shì),此電動(dòng)勢(shì)就是不等位電動(dòng)勢(shì)。它會(huì)給測(cè)試帶來(lái)不便。在使用中,可以采用圖3所示的電路,來(lái)補(bǔ)償不等位電動(dòng)勢(shì)。在控制電流為額定值、作用磁場(chǎng)為零時(shí),調(diào)節(jié)電位器RP,可以使元件輸出為零。

應(yīng)用Debye-Hückel線性化近似求解非線性Poison-Boltzmann方程(PBE)，獲得一個(gè)混合、非對(duì)稱(chēng)電解質(zhì)溶液中球狀膠粒表面電荷密度(σ)/表面電勢(shì)(Ψ0)的近似解析式，近似解析式適合于大κα的情形，但對(duì)于小κα的情形，數(shù)值試驗(yàn)表明:只要滿足κα≥0.03，即使表面電勢(shì)高達(dá)334mV(25℃)，近似解析式最大相對(duì)誤差也低于5%

氣液界面上由于不溶膜的存在而引起水面電勢(shì)的變化。若水面上的電勢(shì)為V0，水面上有不溶膜后的電勢(shì)為V，表面電勢(shì)ΔV=(V0-V)，其值可高達(dá)幾百毫伏的數(shù)量級(jí)。對(duì)于界面上形成的可溶性膜同樣存在界面電勢(shì)。表面電勢(shì)由測(cè)定液體表面和金屬探針表面之間的接觸電勢(shì)而得。具體有針電極法和振蕩電極法。由表面電勢(shì)的測(cè)定可得到不溶膜是否均勻以及膜上的分子如何排列的有關(guān)信息。