​两个表面电势高低判断

1.引言

现代飞机的控制系统中,源于传统和可靠性,仍大量地使用油液压控制器。这样,就需要各种各样的电磁阀,电磁阀的核心是电磁铁。电磁铁的设计、研究工作中,需要对其动态参数进行测量。这种测量的难点之一在于位移的测量,从位移和时间的关系可以得到速度和加速度等参数。位移测量的关键在于位移传感器的研制工作。

位移传感器种类繁多,有电位器式、电感式和光电式。但是,电位器式中电刷和元件之间有摩擦,会影响寿命和灵敏度。电感式工作稳定,但动态频率响应低。光电式频响好,但是价格高,受环境影响大,油污、灰尘会使光栅阻塞。而且光栅也不能直接测位移,它的输出是一系列脉冲信号,由这些信号直接测得的是运动部件经过两个相邻光栅时的平均速度,位移时间特性是在此基础上推算得到的。因此,难以得到电磁铁动态过程中的最大速度、加速度等参数。

为了提高电磁铁的测试水平,在现有的基础上,研制一种专用的新型位移传感器是十分必要的。本文试制了一种可用于电磁铁位移时间特性测试的新型位移传感器。

2 分布磁场位移传感器的原理

给霍耳片加一个恒定的控制电流,让它在一个平行的梯度磁场中移动时,其输出电压将是随位移线性变化的。把霍耳片和运动部件相连,霍耳电压可以准确地反应位移的变化,采用图1所示的结构可以实现位移的测量。霍耳效应的频率响应比较高,完全可以满足电磁铁动态特性的测试要求。

磁场梯度越大,传感器灵敏度越高;磁场梯度越均匀,传感器的线性度越好。具体实现中,可以采用线圈形成梯度磁场。当线圈采用细导线绕制时,磁场梯度是很均匀的。

当线圈均匀、材料的导磁率较高,并且线圈间的距离较小时,dB/dx近似为常数,即线圈间磁场近似为线性梯度磁场。

要提高梯度磁场的线性,可以从下面几个方面来考虑:导磁体选用磁导率高的材料,以使导磁体的磁场强度Hx尽可能小,从而使传感器的灵敏度提高;尽量使两导磁体相互平行,并使其间距尽可能小,从而保证两导磁体间的比磁导g等于常数;线圈尽量采用较细的导线,缠绕尽量细密均匀,并且尽可能保持两线圈及导磁体形状完全一致,从而保证单位长度线圈磁动势f等于常数。

3 霍耳元件的补偿电路

霍耳元件用半导体材料制成,环境温度对它有一定的影响。为减少这种影响,提高测量精度,应采用恒流源供电。

控制电流为额定值、作用磁场为零时,由于半导体材料的不均匀、霍耳电极安装的位置不正确或者控制电极接触不良,会造成控制电流分布不均匀,导致霍耳元件的输出端出现一个电动势,此电动势就是不等位电动势。它会给测试带来不便。在使用中,可以采用图3所示的电路,来补偿不等位电动势。在控制电流为额定值、作用磁场为零时,调节电位器RP,可以使元件输出为零。

应用Debye-Hückel线性化近似求解非线性Poison-Boltzmann方程(PBE)，获得一个混合、非对称电解质溶液中球状胶粒表面电荷密度(σ)/表面电势(Ψ0)的近似解析式，近似解析式适合于大κα的情形，但对于小κα的情形，数值试验表明:只要满足κα≥0.03，即使表面电势高达334mV(25℃)，近似解析式最大相对误差也低于5%

气液界面上由于不溶膜的存在而引起水面电势的变化。若水面上的电势为V0，水面上有不溶膜后的电势为V，表面电势ΔV=(V0-V)，其值可高达几百毫伏的数量级。对于界面上形成的可溶性膜同样存在界面电势。表面电势由测定液体表面和金属探针表面之间的接触电势而得。具体有针电极法和振荡电极法。由表面电势的测定可得到不溶膜是否均匀以及膜上的分子如何排列的有关信息。