Моделирование и анализ динамических характеристик индуктора при импульсном возбуждении синусоидальной формы
Типы применяемых в медицинской практике индукторов и характеристики, создаваемых ими полей. Получение сигнала синусоидальной формы и расчет передаточной функции индуктора при импульсном возбуждении синусоидальной формы в программной среде Mathcad.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2015 |
| Размер файла | 510,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство Образования и Науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Ижевский Государственный Технический Университет
им. М.Т. Калашникова»
Приборостроительный факультет
Кафедра « Приборы и методы контроля качества»
Курсовая работа
«Моделирование и анализ динамических характеристик индуктора при импульсном возбуждении синусоидальной формы»
Выполнил: Студент гр. Б06-091-1
Малинин М.А.
Проверил: д.т.н., профессор
Миловзоров Г.В.
Ижевск 2015
Содержание
Введение
Общая теория
Моделирование в программе «Multisim»
Расчет передаточной функции
Заключение
Список литературы
Введение
Магнитное поле - одна из форм электромагнитного поля. Его рассматривают как особый вид материи, посредством которого осуществляется связь и взаимодействие между движущимися электрическими зарядами.
Оно создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми моментами атомных носителей магнетизма. Поэтому везде, где существует движущийся электрический заряд или электрический ток, возникает магнитное поле (МП). Обнаруживают МП по его действию на движущиеся электрические заряды или вещества с собственным МП. Важным свойством МП является неограниченность в пространстве: по мере удаления от движущихся электрических зарядов поле значительно ослабляется, но конечных границ не имеет.
Для создания переменных, пульсирующих и импульсных магнитных полей в магнитной терапии широко используются индукторы в виде соленоидов, цилиндрических и нецилиндрических коротких катушек, электромагнитов с сердечниками различной конфигурации, выполненными из различных материалов. Любой источник магнитного поля обладает разными полюсами (N - северный, S - южный), имеет замкнутые силовые линии (принято направление от северного к южному). У источников переменного магнитного поля полюса меняются периодически в соответствии с изменением направления тока. Магнитное поле индуктора характеризуется вектором магнитной индукции В, вектором напряженности магнитного поля Н, градиентом магнитной индукции grade.
Общая теория
Основные типы применяемых в медицинской практике индукторов и характеристики, создаваемых ими полей.
Соленоид. Цилиндрическую катушку, состоящую из большого числа витков провода, образующих винтовую линию, называют соленоидом. Если витки расположены вплотную друг к другу, катушка представляет собою систему последовательно соединенных круговых витков одинакового радиуса, имеющую общую ось. При протекании по виткам тока образуется магнитное поле, силовые линии которого изображены на рис.1. Часть силовых линий проходит через обмотку. Линии магнитной индукции длинного соленоида (при L >>r, где L - длина катушки, r - радиус намотки) практически параллельны друг другу. Поле внутри такого соленоида равномерно и однородно. Направление вектора магнитной индукции определяется по правилу буравчика и совпадает с направлением оси X. Внутри длинного соленоида существует только аксиальная составляющая индукции Вх. Максимальное значение индукции Вх0 на оси имеет место в точке, лежащей на середине соленоида:
(1)
где I - ток, протекающий через катушку; N - число витков; - магнитная постоянная; - относительная магнитная проницаемость среды.
Распределение значений индукции практически равномерно по всей длине оси соленоида и снижается на концахдо значения (рис.1, в):
(2)
Для соленоидов конечной длины значение индукции на оси рассчитывается по формуле:
(3)
где
Плоская цилиндрическая катушка (короткий соленоид). Конструкция индуктора представляет собой цилиндрическую катушку, как правило, многослойную, имеющую длину, существенно меньшую по сравнению с диаметром. Поле симметрично относительно оси, неравномерно и неоднородно. Силовые линии поля короткой катушки показаны на рис.2, г. Вектор магнитной индукции имеет аксиальную Вx и радиальную Вr составляющие. Значение максимальной индукции Вх0 на оси в центре катушки со средним радиусом r находится из выражения:
(4)
а в произвольной точке х оси:
(5)
Распределение значений индукции Вх вдоль оси представлено на рис.2, в. Указанные значения и распределения индукции могут быть получены лишь в первом приближении и при условии, что размеры катушки а,b << r (рис.2, а). В этом случае катушка представляет собой кольцо, которое можно рассматривать как эквивалентный виток с током. Распределение значений аксиальной Вх и радиальной Вг составляющих вектора магнитной индукции показано на рис.2, б. Достаточно просто можно учесть геометрические размеры катушки, подставив в выражения (1), (2) вместо среднего радиуса r значение эквивалентного радиуса гэ:
(6)
Одной из разновидностей применяемых конструкций является плоская цилиндрическая катушка (рис.3) с радиусами rt, r2 и толщиной а << b = r2 - r1. Значение магнитной индукции такой катушки по оси рассчитывается по следующему соотношению:
(7)
Рисунок 2 Короткая цилиндрическая катушка: а) геометрия; б) распределение индукции Вх (кривая 1) Вг (кривая 2) по сечению; в) распределение индукции Вх по оси; г) силовые линии магнитного поля
Моделирование в программе «Multisim»
Рисунок 1 Схема
L= 200мГн
С= 1нФ
U= 2кВ
R=50Ом
Рисунок 2 Полученный сигнал
Расчет передаточной функции
Заключение
В данной курсовой работе была смоделирована схема в программной среде Multisim, на осциллографе был получен сигнал синусоидальной формы, и рассчитана передаточная функция индуктора при импульсном возбуждении синусоидальной формы в программной среде Mathcad.
индуктор синусоидальный импульсный возбуждение
Список литературы
1. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов/ Под ред А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. М.: Лаборатория Базовых знаний, 2000г. 376 с.
2. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей / Под ред Р.И. Утямышева и М. Враны. М.: Энергоатомиздат, 2003. 384 с.
3. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.: [Учебн. пособие]. Мн.: Медицина, 2001. 344 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Вычисление напряжения на выходе цепи U2 (t), спектра сигнала на входе и на выходе цепи. Связь между импульсной характеристикой и передаточной функцией цепи. Дискретизация входного сигнала и импульсной характеристики. Синтез схемы дискретной цепи.
курсовая работа [380,2 K], добавлен 13.02.2012Расчет и график напряжения на выходе цепи. Спектральная плотность сигнала на входе и выходе. Дискретизация входного сигнала и импульсная характеристика цепи. Спектральная плотность входного сигнала. Расчет дискретного сигнала на выходе корректора.
курсовая работа [671,8 K], добавлен 21.11.2011Анализ частотных и переходных характеристик электрических цепей. Расчет частотных характеристик электрической цепи и линейной цепи при импульсном воздействии. Комплексные функции частоты воздействия. Формирование и генерирование электрических импульсов.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 05.01.2011Структура датчика газового состава. Система автоматического моделирования интегральных схем Synopsys TCAD. Расчет температуры рабочей области датчика при импульсном питании нагревателя. Тепловые характеристики для материалов чувствительного элемента.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 27.10.2013Получение эквивалентной передаточной функции разомкнутой системы. Построение частотных характеристик структурной схемы. Исследование устойчивости системы по корням характеристического уравнения. Получение передаточной функции замкнутой системы по ошибке.
курсовая работа [304,5 K], добавлен 05.12.2012Расчет параметров схемы замещения трехфазного асинхронного двигателя. Анализ его поведения при различных режимах работы. Построение электромеханической характеристики тока обмотки ротора и статора. Имитационное моделирование АД в программной среде MatLab.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 12.06.2015Вычисление переходной характеристики цепи, определение ее реакции на импульс заданной формы с помощью интеграла Дюамеля. Вычисление спектра сигнала на выходе цепи. Связь между импульсной характеристикой и передаточной функцией. Синтез схемы цепи.
курсовая работа [191,3 K], добавлен 22.01.2015Основные понятия теории электрических цепей: переходные процессы; интеграл Дюамеля; передаточные характеристики; дискретизация. Первый и второй законы коммутации. Классический метод расчета переходных процессов. Сопоставление дискретизированных сигналов.
курсовая работа [997,1 K], добавлен 22.08.2013Формы электрических полей. Симметричная и несимметричная система электродов. Расчет максимальной напряженности кабеля. Виды и схема развития пробоя твердого диэлектрика. Характеристики твердой изоляции. Зависимость пробивного напряжения от температуры.
контрольная работа [91,5 K], добавлен 28.04.2016Описание работы и конструкции печи. Тепловой расчет нагрева металла в индукционной печи. Конструктивный, теплотехнический и электрический расчеты. Определение охлаждения индуктора. Техническая характеристика печи с учетом рассчитанных показателей.
контрольная работа [68,0 K], добавлен 17.07.2010Основные динамические характеристики средств измерения. Функционалы и параметры полных динамических характеристик. Весовая и переходная характеристики средств измерения. Зависимость выходного сигнала средств измерения от меняющихся во времени величин.
презентация [127,3 K], добавлен 02.08.2012Определение амплитудно- и фазо-частотной характеристик (ЧХ) входной и передаточной функций цепи. Расчет резонансных частот и сопротивлений. Исследование модели транзистора с обобщенной и избирательной нагрузкой. Автоматизированный расчет ЧХ полной модели.
курсовая работа [545,0 K], добавлен 05.12.2013Составление математических моделей электрических цепей при действии источников сигнала произвольной формы и гармонического сигнала. Расчет тока ветви методами контурных токов, узловых напряжений, эквивалентного генератора. Параметры постоянного тока.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 29.10.2012Уравнение Шредингера и физический смысл его решений. Волновые функции в импульсном представлении. Методы численного решения уравнений: преобразование Фурье, аппроксимации оператора эволюции, способ Нумерова. Программная реализация задач средствами Java.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 19.01.2011Термины и определения. Параметры и режимы работы трансформаторов. Задание на расчет необходимой мощности трансформаторов. Зависимости потерь от нагрузки. Расчет КПД трансформатора. Моделирование оптимального режима работы трансформаторов в среде MATHCAD.
курсовая работа [270,7 K], добавлен 20.02.2009Составление уравнений по законам Киргофа. Расчет напряжений в нагрузке, комплексной передаточной функции, амплитудно-частотной характеристики и фазочастотной характеристики. Построение логарифмической амплитудной частоты, определение крутизны среза.
практическая работа [459,7 K], добавлен 24.12.2017Классификация магнитных систем и устройств. Трёхосный динамически настраиваемый гироскоп. Реализация передаточной функции для гироскопа в программной среде VisSim. S-БАР трехосный гироскоп. Установка набора карт для 200-800 уровня Flybarless Вертоле.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 16.11.2014Основные уравнения четырехполюсника. Определение коэффициентов четырехполюсника. Расчет задач для отдельных электрических схем. Различные формы записи уравнений четырехполюсников, их формы и соединение. Применение четырехполюсников в электротехнике.
курсовая работа [341,6 K], добавлен 28.10.2014Исследование модели транзистора с обобщенной нагрузкой. Определение амплитудно- и фазо-частотных характеристик входной и передаточной функции. Представление входного сопротивления полной цепи последовательной и параллельной моделями на одной из частот.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 08.04.2015Инструменты и методы создания объектов в среде Elcut, решение задачи и визуализации результатов расчета. Распределение токов в проводящей среде. Создание геометрической модели, состоящей из электродов, один из которых имеет потенциал "+1В", другой "-1В".
лабораторная работа [175,6 K], добавлен 26.06.2015
