پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شماره‌ها | 628 |
| تعداد مقالات | 9,179 |
| تعداد مشاهده مقاله | 67,526,964 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,061,675 |
مدل‌سازی و طراحی حسگر اندازه‌گیری بار ذرات متحرک با الکترود سکه‌ای | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| دوره 23، شماره 80، فروردین 1404، صفحه 209-217 اصل مقاله (780.29 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2024.26343.2227 | ||
| نویسنده | ||
| تیمور تاجداری* | ||
| دانشکدة مهندسی برق، دانشگاه ولایت، ایرانشهر، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 02 اسفند 1400، تاریخ بازنگری: 01 تیر 1403، تاریخ پذیرش: 27 مرداد 1403 | ||
| چکیده | ||
| موضوع این مقاله طراحی و مدل‌سازی یک حسگر الکترودینامیک با مدار و مشخصات بهبود یافته برای اندازه‌گیری بار ذرات متحرک است. این حسگر می‌تواند با رصد تغییرات میدان مغناطیسی، در طراحی و ساخت ادوات نوع غیرمستقیم در اندازه‌گیری پارامترهای سرعت، تراکم و توزیع ذرات متحرک در لوله‌ها و انتقال‌‌دهنده‌های صنعتی استفاده گردد. دو جزء اصلی حسگر شامل ترانسدیوسر و مدار شکل دهندۀ سیگنال است. بخش ترانسدیوسر از یک الکترود فلزی سکه‌ای و یک مبدل جریان به ولتاژ ساخته شده است که فرآیند طراحی آن شامل بدست آوردن مدل حساسیت الکترومغناطیسی الکترود و محاسبة جریان القاء شده به آن است. همچنین، اجزای مدار شکل‌دهندة سیگنال، با قطعات الکترونیکی بروز، شامل تقویت‌کننده‌های متوالی ولتاژ و فیلتر‌های کاهش نویز است که بر مبنای نتایج مدل‌سازی ترانسدیوسر طراحی شده‌اند. نتایج حاصل از آزمایشها و شبیه‌سازی‌های طرح نهایی نشان داد که حسگر می‌تواند طیف وسیعی از دامنة میدان مغناطیسی ناشی از ذرات متحرک را با حساسیت بالا و پایداری مناسب مدار تشخیص دهد و می‌تواند گزینة مناسبی در استفاده در ابزار‌های اندازه‌گیری باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| حسگر الکترودینامیک؛ روش اجزاء محدود؛ ترانسدیوسر؛ مدل حساسیت؛ مدار شکل‌دهنده سیگنال | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Modeling and Design of Moving Particle Charge Sensor with Coin Shaped Electrode | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Teimour Tajdari | ||
| Department of Electrical Engineering, Velayat University, Iranshahr, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The subject of this article is the design and modeling of an electrodynamic sensor with improved circuit specifications to measure the charge of moving particles. This sensor can be used to observe magnetic field changes, non-intrusively, to measure velocity, density, and distribution parameters of moving particles in industrial pipelines and conveyors. The two main components of the sensor are the transducer and the signal conditioning circuit. The transducer is made of a coin-shaped metal electrode and a transimpedance amplifier. The electrode design process involves obtaining the magnetic sensitivity model of the electrode and calculating the induced current. In addition, the signal conditioning circuit components, with upgraded electronics, include sequential voltage amplifiers and a noise reduction filter that are based on transducer modeling results. The results of the experiments and simulations of the final design showed that the sensor can detect a wide range of magnetic field amplitudes produced by moving particles. Also, the sensor has high sensitivity and good circuit stability and can be a good choice for use in measuring instruments. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Electrodynamic sensor, Finite element method, Transducer, Sensitivity model, Signal conditioning circuit | ||
| مراجع | ||
|
[1] I.T. Thuku, M.F.a. Rahmat, N. Abdul Wahab, and T. Tajdari. "Determination of Concentration Profile for Flowing Solid Particles in Pipeline Using Electric Charge Tomography System." Mathematical Problems in Engineering 2014, (2014): 1-16. [2] S. Zhong, T. Guan, Y. Xu, C. Zhou, L. Shi, C. Guo, X. Zhou, Z. Li, Y. He, and X. Xing. "Simultaneous sensing axial and radial magnetic fields based on weak measurement." Optics Communications 486, (2021): 126777. [3] H. Ding, J. Li, H. Wang, and C. Xu. "Development of ring-shaped electrostatic coupled capacitance sensor for the parameter measurement of gas-solid flow." Transactions of the Institute of Measurement and Control 43, no. 11 (2021): 2567-2576. [4] M.F.b Rahmat, and T. Tajdari. "Inhomogeneous mass flow rate measurement of solid particles using a single electrostatic sensor." In International Conference on Electrical, Control and Computer Engineering 2011 (InECCE), vol. 1, pp. 103-106, Malaysia, 2011. [5] C. Xu, B. Zhou, and Shimin Wang. "Dense-phase pneumatically conveyed coal particle velocity measurement using electrostatic probes." Journal of Electrostatics 68, no. 1 (2010): 64-72. [6] C. Xu, S. Wang, and Y. Yan. "Spatial Selectivity of Linear Electrostatic Sensor Arrays for Particle Velocity Measurement." IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 62, (2013): 167-176. [7] X. Qian, Y. Yan, S. Wu, and S. Zhang. "Measurement of velocity and concentration profiles of pneumatically conveyed particles in a square-shaped pipe using electrostatic sensor arrays." Powder Technology 377 (2021): 693-708. [8] T. Tajdari, M.F.a. Rahmat, and N. Abdul Wahab. "New technique to measure particle size using electrostatic sensor." Journal of Electrostatics 72, no. 2 (2014): 120-128. [9] X. Qian, Y. Yan, S. Wu, and S. Zhang. "Measurement of velocity and concentration profiles of pneumatically conveyed particles in a square-shaped pipe using electrostatic sensor arrays." Powder Technology 377, (2021): 693-708. [10] L. Peng, Y. Zhang, and Y. Yan. "Characterization of electrostatic sensors for flow measurement of particulate solids in square-shaped pneumatic conveying pipelines." Sensors and Actuators A: Physical 141, no. 1 (2008): 59-67 [11] J. Zhang, B. Zhou, C. Xu, and S. Wang. "Modelling and calibration of a ring-shaped electrostatic meter." In Journal of Physics: Conference Series, vol. 147, no. 1, p. 012001. IOP Publishing, 2009. [12] H. Bahador. "A new highly sensitive refractive index sensor using vertically coupled plasmonic elliptic-disk up elliptic-ring nanostructure." Journal of Modeling in Engineering 19, no. 64 (2021): 64-75 (in Persian). [13] S. Rahimi, S. Rezazadeh Mofradnia, F. Yazdian, B. Rasekh and S. Shojasadati. "Simulation and evaluation of the performance of various sensor-sensing silicones to detect methane-soluble in fermentation process." Journal of Modeling in Engineering 17, no. 58 (2019): 329-336 (in Persian). [14] J. Zhang, and J. Coulthard. "Theoretical and experimental studies of the spatial sensitivity of an electrostatic pulverised fuel meter." Journal of Electrostatics 63, no. 12 (2005): 1133-1149. [15] T. Tajdari, M.F.a. Bin Rahmat, and I. Tizhe Thuku. "Sensitivity characteristics of electrostatic sensor using finite element modeling." In 2012 IEEE International Conference on Control System, Computing and Engineering, pp. 194-197. IEEE, 2012. [16] Y. Yan, B. Byrne, S. Woodhead, and J. Coulthard. "Velocity measurement of pneumatically conveyed solids using electrodynamic sensors." Measurement Science and Technology 6, no. 5 (1995): 515. [17] T. Tajdari. "Particle Size Measurement Using Electrostatic Sensor Through Spatial Filtering Method." PhD diss., Universiti Teknologi Malaysia, 2014. [18] N. Moalemian, E. Farshidi, and M. Rezvani. "Analysis and Design of a New Voltage Amplifier Applying In The Time and Voltage Domain Converters." Journal of Modeling in Engineering 14, no. 45 (2016): 123-131 (in Persian). [19] Z. Chen, X. Tang, Z. Hu, and Y. Yang. "Investigations into sensing characteristics of circular thin-plate electrostatic sensors for gas path monitoring." Chinese Journal of Aeronautics 27, no. 4 (2014): 812-820. [20] H. Boukabache, C. Escriba, and J.Y. Fourniols. "Toward smart aerospace structures: Design of a piezoelectric sensor and its analog interface for flaw detection." Sensors 14, no. 11 (2014): 20543-20561. [21] Analog Devices. "AD 627, Micropower, Single- and Dual-Supply, Rail-to-Rail Instrumentation Amplifier". USA (2013), URL: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad627.pdf
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 70 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 100 |
||