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电磁感应与磁悬浮实验研究

更新时间:2009-03-28

磁悬浮是一种比较新颖的工程技术,在磁悬浮列车、磁悬浮轴承、磁悬浮风机、磁悬浮潜水电泵、医疗器械等许多方面发挥着核心作用.随着现代科技的迅猛发展,磁悬浮技术早已不仅仅局限于工业生产开发,也不是简单只为交通技术革新提供服务,在航天乃至航空领域中,它也充当着举足轻重的角色[1-10].磁悬浮特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注,国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情[1-20].因此,掌握磁悬浮技术中各个环节的特点是充分利用磁悬浮技术的基础.本文用实验方法研究了在磁场中运动的导体、运动的磁铁、变化的磁场中各个环节引起磁悬浮力及磁牵引力变化的特点,可为更好地利用磁悬浮技术提供参考和借鉴.

1 实验装置

本实验的基本装置是由武汉光驰教育科技股份有限公司研制的GCDC-A型电磁感应与磁悬浮实验仪,由力传感器,光电传感器,步进电机、铝盘、磁悬浮测试底座和传感器支架等组成,如图1所示.

我们借助朱先生简明的类比理解了态迭加和坍缩现象后,再看里奇是怎样用这些现象理解数码时代的摄影转向的。他列举了如下几个摄影中出现态迭加和坍缩的现象。

  

图1 实验装置Fig.1 Experimental device

2 实验内容与方法

1)将力传感器和光电传感器的信号线接到电磁感应与磁悬浮综合实验仪的相应接口.

2)组装好仪器后,先用手转动铝盘,认真倾听是否有摩擦声,仔细观察永磁体与铝盘之间距离是否适中,将光电传感器扭转到其磁铁远离转盘的位置以免影响测试磁力值,再将电机与实验仪连接.

根据表3数据作F1-l曲线如图4所示.由图4可以看出,随着磁铁与铝盘间纵向距离l的增大,磁悬浮力F在减小,磁悬浮力F1随磁铁与铝盘间纵向距离l变化不满足线性关系.

根据表2数据作F2-v1曲线如图3所示.由图3可以看出,随着铝盘转速v1的增大,磁牵引力F2也在增大,磁牵引力F2与铝盘转速v1成线性关系.

4)电机的驱动频率、磁铁与铝盘间横向位置保持不变,研究磁铁与铝盘间纵向距离l的变化对磁悬浮力F1及磁牵引力F2的影响,作磁铁与铝盘间纵向距离l的变化对磁悬浮力F1及磁牵引力F2的影响F1-l和F2-l曲线.

5)电机的驱动频率、磁铁与铝盘间纵向距离保持不变,研究磁铁与铝盘间横向位置x变化对磁悬浮力F1及磁牵引力F2的影响,作磁铁与铝盘间横向位置x变化对磁悬浮力F1和磁牵引力F2的影响F1-x及F2-x曲线.

3 实验数据与结果

4)电机的转速为300 rpm,磁铁与铝盘间横向位置保持不变,改变磁铁与铝盘间纵向距离,测量磁铁与铝盘间纵向距离l及对应的磁牵引力F2的大小.实验数据见表4.

 

表1 磁悬浮力F1与铝盘转速v1关系数据Tab.1 Data on the relationship between magnetic levitation forceF1and rotating speedv1of aluminum disk

  

铝盘转速v1/rpm磁悬浮力F1/N铝盘转速v1/rpm磁悬浮力F1/N 210 0.001 4 420 0.004 8 240 0.001 9 450 0.005 3 270 0.002 4 480 0.005 8 300 0.002 8 510 0.006 4 330 0.003 3 540 0.007 0 360 0.003 8 570 0.007 5 390 0.004 3 600 0.008 0

通背拳在我国的流传区域较广,北方地区流传尤盛,有三个地区具有代表性:一是大连,二是沧州,三是北京牛街.由于各流派众多、内容风格不同,即使同为一个流派也会因传承分散的关系而存在不同程度的差异.通背拳一直存在多种叫法,一种是手臂的“臂”字,一种是脊背的“背”字.在拳义上,“背”与“臂”同义,已通贯之,似无原则区别[4].目前武术界多数人熟知这两种叫法,直至1983年《中国大百科全书·体育卷》发行,该书在武术类中把通背拳的“背”字,定写为脊背的“背”字,在名称上突出通背拳腰背发力、贯达肢体的技术特点.但迄今为止,在民间其它叫法仍在沿用[5].

在式(2)中,Ra为增强体单桩竖向承载力特征值,按JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》计算:

根据表4数据作F2-l曲线如图5所示.由图5可以看出,随着磁铁与铝盘间纵向距离l的增大,磁牵引力F2在减小,磁牵引力F2随磁铁与铝盘间纵向距离l变化不满足线性关系.

文中在郝文泽等人的研究基础上,采用微波调制激光测速体制,设计了一套基于FPGA的软件接收机,接收微波调制激光信号。解调的微波信号通过下变频及数字采样后,在FPGA构建的软件接收机中,使用基于FFT的闭环跟踪方法以及控制主机中的数据后处理,得到激光信号的多普勒频率,实现了高动态范围、快速响应的高精度速度测量,配合高精度信号模拟器验证了测速系统的技术指标。

 

表2 磁牵引力F2与铝盘转速v1关系数据Tab.2 Data on the relationship between magnetic tractive forceF2and rotating speedv1of aluminum disk

  

铝盘转速v1/rpm磁牵引力F2/N铝盘转速v1/rpm磁牵引力F2/N 210 0.039 5 420 0.079 5 240 0.045 6 450 0.085 2 270 0.051 0 480 0.090 8 300 0.056 3 510 0.096 3 330 0.062 3 540 0.102 5 360 0.067 9 570 0.108 1 390 0.073 9 600 0.113 2

3)打开电源开关,启动步进电机,调节步进电机转速,测量铝盘不同转速v1对应的磁悬浮力F1及磁牵引力F2的大小,作磁悬浮力F1及磁牵引力F2与铝盘转速v1的关系F1-v1和F2-v1曲线.

根据表1数据作F1-v1曲线如图2所示.由图2可以看出,随着铝盘转速v1的增大,磁悬浮力F1也在增大,磁悬浮力F1与铝盘转速v1成线性关系.

  

图2 磁悬浮力与铝盘转速关系曲线Fig.2 The relationship curve of magnetic levitation force and rotating speed of aluminum disk

  

图3 磁牵引力与铝盘转速关系曲线Fig.3 The relationship curve of magnetic tractive force and rotating speed of aluminum disk

3)电机的转速为300 rpm,磁铁与铝盘间横向位置保持不变,改变磁铁与铝盘间纵向距离,测量磁铁与铝盘间纵向距离l及对应的磁悬浮力F1的大小.实验数据见表3.

 

表3 磁铁与铝盘间纵向距离l变化对磁悬浮力F1的影响数据Tab.3 Data on the the influence of longitudinal distancelbetween the magnet and aluminum disk on magnetic levitation forceF1

  

纵向距离l/mm磁悬浮力F1/N 1 2 3 4 5 678 0.003 60.002 20.001 40.000 80.000 60.000 40.000 30.000 1

目前的研究皆证实了修正性反馈对英语冠词习得的促进作用,但实验的范围仅限于对简单冠词用法的反馈(首次提及和再次提及的用法),至于修正性反馈是否对复杂冠词用法有效还有待探讨。

1)磁铁与铝盘间横向位置、纵向距离保持不变,测量铝盘转速v1对应的磁悬浮力F1的大小.实验数据见表1.

2)磁铁与铝盘间横向位置、纵向距离保持不变,测量铝盘转速v1对应的磁牵引力F2的大小.实验数据见表2.

5)电机的转速为300 rpm,磁铁与铝盘间纵向距离保持不变,改变磁铁与铝盘间横向位置x,测量磁铁与铝盘间横向位置x及对应的磁悬浮力F1的大小.实验数据见表5.

  

图4 磁铁与铝盘间纵向距离的变化对磁悬浮力的影响曲线Fig.4 The influence curve of longitudinal distance between the magnet and aluminum disk on magnetic levitation force

 

表4 磁铁与铝盘间纵向距离l的变化对磁牵引力F2的影响数据Tab.4 Data on the the influence of longitudinal distancelbetween the magnet and aluminum disk on magnetic tractive forceF2

  

纵向距离l/mm磁牵引力F2/N 1 2 3 4 5 6 7 8 0.103 00.065 00.034 20.014 30.008 80.007 30.005 80.004 1

  

图5 磁铁与铝盘间纵向距离的变化对磁牵引力的影响曲线Fig.5 The influence curve of longitudinal distance between the magnet and aluminum disk on magnetic tractive force

 

表5 磁铁与铝盘间横向位置x对磁悬浮力F1的影响数据Tab.5 Data on the the influence of transverse positionxbetween the magnet and aluminum disk on magnetic levitation forceF1

  

横向位置x/mm磁悬浮力F2/N横向位置x/mm磁悬浮力F2/N横向位置x/mm磁悬浮力F2/N 0 2 4 5 6 7 8 9 0.001 7 10 0.005 2 18 0.007 4 0.002 5 11 0.005 5 19 0.007 5 0.003 1 12 0.005 8 20 0.007 7 0.003 6 13 0.006 1 21 0.007 7 0.003 9 14 0.006 4 22 0.007 6 0.004 2 15 0.006 7 23 0.007 5 0.004 5 16 0.006 9 24 0.007 4 0.004 9 17 0.007 2 25 0.007 3

根据表5数据作F1-x曲线如图6示.由图6可以看出,随着磁铁与铝盘间横向位置x的变化,磁悬浮力F1先增大,后减小,磁悬浮力F1有最大值.

1.1 成立研究小组 本课题由4名成员组成,其中1名康复专科护士作为学术指导,主要负责问卷的审核;1名护理管理者主要负责联系专家;2名研究生负责问卷的编制、发放及整理和分析专家意见等。

6)电机的转速为300 rpm,磁铁与铝盘间纵向距离保持不变,改变磁铁与铝盘间横向位置x,测量磁铁与铝盘间横向位置x及对应的磁牵引力F2的大小.实验数据见表6.

 

表6 磁铁与铝盘间横向位置x对磁牵引力F2的影响数据Tab.6 Data on the the influence of transverse positionxbetween the magnet and aluminum disk on magnetic tractive forceF2

  

横向位置x/mm磁牵引力F2/N横向位置x/mm磁牵引力F2/N横向位置x/mm磁牵引力F2/N 0 2 4 5 6 7 8 9 0.052 0 10 0.074 2 18 0.087 2 0.057 4 11 0.075 8 19 0.089 2 0.060 0 12 0.076 3 20 0.089 6 0.063 3 13 0.079 0 21 0.088 8 0.064 5 14 0.080 7 22 0.088 8 0.067 8 15 0.083 2 23 0.086 9 0.069 2 16 0.084 2 24 0.085 6 0.070 7 17 0.086 5 25 0.084 6

根据表6数据作F2-x曲线如图7所示.由图7可以看出,随着磁铁与铝盘间横向位置x的变化,磁牵引力F2先增大,后减小,磁牵引力F2有最大值.

  

图6 磁铁与铝盘间横向位置的变化对磁悬浮力的影响曲线Fig.6 The influence curve of transverse position between the magnet and aluminum disk on magnetic levitation force

  

图7 磁铁与铝盘间横向位置的变化对磁牵引力的影响曲线Fig.7 The influence curve of transverse position between the magnet and aluminum disk on magnetic tractive force

4 结论

研究结果表明,铝盘转速、磁铁与铝盘间纵向距离、磁铁与铝盘间横向位置对磁悬浮力、磁牵引力有显著的影响.铝盘转速与磁悬浮力、磁牵引力、满足线性关系;随着磁铁与铝盘间纵向距离的增大,磁悬浮力、磁牵引力减弱,不满足线性关系;随着磁铁与铝盘间横向位置的变化,磁悬浮力、磁牵引力先增大,后减小,有最大值.从而获得启示,要想增大或减小磁悬浮力、磁牵引力,可考虑增大运动导体的转速,改变磁铁与运动导体之间的纵向距离以及横向位置.随着磁悬浮技术的不断发展,相信磁悬浮技术必将有着非常广阔的应用前景!

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王玉清,任新成
《河南科学》 2018年第04期
《河南科学》2018年第04期文献

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