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磁道钉磁场特性试验研究

  在磁道钉导航的自动公路系统中,在车道中心线上埋置间距相同的磁道钉作为车辆的导航标记。通过车载磁传感器检测磁信号的大小来判断车辆是否偏离车道中心线以及偏离中心线的距离。车辆自动控制的目标是始终要将此偏移量即横向偏差降低到一定的范围。磁传感器测量的值是磁道钉的磁场附近的磁感应强度,为得到磁感应强度与横向偏差的关系,必须首先获得磁道钉磁场的分布。文中针对磁道钉的自身特性以及磁传感器所测量的磁场大小与横向偏差的关系开展了深入研究。 建立了圆柱形永磁体的等效磁荷模型和等效电流模型;利用柱坐标,给出了磁偶极子的磁场分布的解析式;获得了圆柱形永磁体外的任一点的磁感应强度的计算积分式。运用磁感应强度的近似计算公式,可获得磁感应强度的三个分量的分布图。利用Lakeshore460三通道高斯计对各种不同外形、大小的永磁体进行磁感应强度的测量,从而获得实际磁感应强度的分布图,通过理论计算与实验结果的比较分析,获得了基于实验测量的永磁体的剩磁B_r和磁化强度M值。 应用ANSYS有限元仿真软件,在对不同外形的永磁体的磁场进行仿真分析的基础上,提出了磁道钉的选型及安装优化方案。 分析了永磁体外任意一点的磁感应强度的Z分量和X分量比的函数表达式,以X方向分量B_x和Z方向分量Bz为平面的横、纵轴坐标,绘制了纵向偏差、横向偏差测量间距分别相同的点的B_x、B_z在平面中的散点分布图,对横向偏差相同的点,运用直线拟合的方法,建立了横向偏差的等值线。在试验中获取了某位置的磁感应强度的X分量和Z分量后,便可在横向偏差等值线中查找该X、Z分量所对应的点是位于等值线上还是在两条等值线之间,从而获得横向偏差的大小。试验结果表明建立横向偏差等值线法是可行的。在建立等值线过程中,测量的横向偏差间距越小,测量点密度越大,等值线的分布越密,定位精度就越高。 研制了集磁道钉的磁场特性研究、磁信号检测、车辆与磁道钉之间相对运动计车辆的直线运动、S形运动以及加速等运动模式,测量在运动过程中的磁道钉的磁感应强度,从而获得磁道钉的磁感应强度与横向偏差的关系。

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