Naslov
OPTIMIZACIJA OSJETNIKA VRTLOŽNIH STRUJA ZA UPORABU U DIGITALNIM SUSTAVIMA
(EDDY CURRENT SENSOR OPTIMIZATION FOR USAGE IN DIGITAL SYSTEMS)

Autori
Nikola Turk

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
TEHNIČKI FAKULTET

Mjesto
Rijeka

Datum
10.07

Godina
2015

Stranica
90

Mentor
Doc. dr. sc. Neven Bulić

Ključne riječi
metoda konačnih elemenata; Salome; Elmer; osjetnik vrtložnih struja; vezani oscilatori
(Finite elements method; Salome; Elmer; Eddy current sensor; Coupled Oscilators)

Sažetak
Mjerenja fizikalnih veličina su sastavni i nezaobilazni dio svakog procesa kojim se upravlja ili koji se nadzire. S jedne strane postoji proces, a s druge strane sustav koji tim procesom upravlja. Da bi sustav mogao upravljati procesom mora posjedovati informacije o stanju sustava. Mjerenje je postupak u kojem sustav upravljanja dolazi do informacije o stanju sustava. Stanje sustava opisuje se fizikalnim veličinama. Stoga je mjerenje postupak određivanja fizikalnih veličina. Proces mjerenja redovito uključuje fizičke komponente (sklopove i uređaje) koje moraju postojati da bi mjerenje bilo moguće. Fizičkim komponentama pripadaju komponente kao što su osjetnici, mjerni pretvornici, filtri, vodovi itd. Osjetnici su komponente sustava čiji se parametri mijenjaju ovisno o promjeni fizikalne veličine koja se mjeri. Dakle, mjerena fizikalna veličina mora utjecati na osjetnik na način da se pri promjeni fizikalne veličine promijene parametri osjetnika. Stoga se mjerenje fizikalnih veličina najčešće svodi na mjerenje parametara osjetnika. Djelovanje fizikalne veličine na osjetnik posljedica je raznih fizikalnih zakona. Sukladno tome postoji i niz raznih vrsta osjetnika. Jedna od vrsta osjetnika su osjetnici vrtložnih struja. Vrtložne struje se pojavljuju u električki vodljivom tijelu u slučaju da se ono nalazi u promjenjivom magnetskom polju ili u slučaju da se to tijelo giba u magnetskom polju. Opisani princip omogućuje rad osjetnika vrtložnih struja. Osjetnik vrtložnih struja je zavojnica (ili više njih) koja se pobuđuje izmjeničnom strujom. Uslijed toga se generira promjenjivo magnetsko polje oko zavojnice. Nalazi li se električki vodljivo tijelo u promjenjivom magnetskom polju zavojnice, u njemu će poteći vrtložne struje. Vrtložne struje također stvaraju promjenjivo magnetsko polje koje utječe na zavojnicu. Djelovanje vrtložnih struja na zavojnicu dovodi do promjena parametara zavojnice. To se odnosi na parametre induktiviteta i radnog otpora zavojnice pa se ti parametri i mjere kod upotrebe osjetnika vrtložnih struja. Osjetnici vrtložnih struja uglavnom se koriste za detekciju udaljenosti ili za detekciju oštećenja električki vodljivih tijela ili površina. Pri tome se najčešće koristi više od jedne zavojnice u raznim spojevima kako bi se lakše mogle detektirati male promjene parametara. Ovaj rad se bavi numeričkom analizom (simulacijama) osjetnika vrtložnih struja. Kako je rečeno, osjetnik vrtložnih struja je zavojnica (ili više njih), koja se može izrađivati i u tehnici tiskanih pločica. Ako se zavojnice izrađuju na tiskanim pločicama tada se najčešće radi o višeslojnim spiralnim zavojnicama. Ovaj se rad najvećim dijelom bavi problemom određivanja induktiviteta višeslojne pravokutne spiralne zavojnice koja se može izraditi na tiskanoj pločici. Kako za takve oblike zavojnica ne postoje analitički izrazi za određivanje induktiviteta, jedini način da se odrede parametri zavojnice je numerička simulacija. U radu je objašnjen način na koji se može napraviti simulacija, odnosno odrediti parametri višeslojne spiralne zavojnice. Rad se bavi svim ključnim koracima kao što su izrada geometrije, izrada mreže konačnih elemenata, izrada simulacije metodom konačnih elemenata te simulacija odziva zavojnice pri promjeni njenih parametara. Također, u radu je dan izvod analitičkog izraza za određivanje magnetske energije i induktiviteta zavojnice koja se dobije suglasnim serijskim spajanjem induktivno vezanih svitaka. Na temelju dobivenog izraza predložen je (pokazan na primjeru) princip određivanja induktiviteta višeslojne spiralne zavojnice na temelju funkcije međuinduktiviteta dva sloja spiralne zavojnice. Na taj način se u određenim slučajevima može bitno olakšati (ubrzati) izračun induktiviteta višeslojne spiralne zavojnice.

Izvorni jezik
Engleski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA