【摘要】：流體流量是工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)控制過程中最為常見的控制參數(shù)之一,隨著技術(shù)手段和研究方法的不斷發(fā)展,流量測(cè)量開拓了新的研究領(lǐng)域。本文將電磁流量計(jì)對(duì)流量的測(cè)量應(yīng)用于血液流量的監(jiān)測(cè)中,血液電磁流量計(jì)通過拾取非絕緣血管外壁上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),實(shí)現(xiàn)對(duì)血液流速的測(cè)量。首先本文介紹了電磁流量計(jì)的相關(guān)理論,包括傳統(tǒng)兩電極電磁流量計(jì)和多電極電磁流量計(jì)�；赟herliff權(quán)函數(shù)理論引出區(qū)域權(quán)函數(shù)的概念,并詳細(xì)介紹了區(qū)域權(quán)函數(shù)的推導(dǎo)過程以及多電極電磁流量計(jì)的基本測(cè)量方程,區(qū)域權(quán)函數(shù)理論表明了測(cè)量截面處不同區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)速度對(duì)不同電極對(duì)間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的貢獻(xiàn),為權(quán)函數(shù)的數(shù)值求解提供了依據(jù),同時(shí)多電極電磁流量計(jì)的理論也解決了傳統(tǒng)兩電極電磁流量計(jì)測(cè)量的局限。其次本文針對(duì)亥姆霍茲線圈和C型線圈在流動(dòng)截面處激勵(lì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布進(jìn)行數(shù)值分析,提出了對(duì)勵(lì)磁線圈的選擇;采用有限元分析方法對(duì)多電極電磁血液流速儀模型在COMSOL Multiphysics中進(jìn)行建模仿真,并求取區(qū)域權(quán)函數(shù)的數(shù)值;通過對(duì)速度分布重構(gòu)的算法進(jìn)行討論,選取吉洪諾夫正則化法則;通過對(duì)模型在網(wǎng)格劃分、求解器以及電極陣列三方面的對(duì)比討論,選取對(duì)速度重構(gòu)效果好的參數(shù)設(shè)置方式。再次本文針對(duì)血液流速的特點(diǎn)對(duì)測(cè)量截面處劃分為幾種不同的區(qū)域劃分方式,通過COMSOL仿真以及速度重構(gòu)對(duì)代替主動(dòng)脈和和靜脈的區(qū)域進(jìn)行了速度重構(gòu),區(qū)域劃分分別從8電極和16電極著手進(jìn)行研究。最后本文還進(jìn)行了勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì),選取C型線圈。為減少漏磁,用0.3mm厚的硅鋼片層壓來代替鐵芯,并計(jì)算出了氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度;針對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)室條件和周圍環(huán)境的影響,對(duì)氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的均勻范圍進(jìn)行了仿真分析,確定保持測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)性和準(zhǔn)確性的范圍。
[Abstract]:Fluid flow is one of the most common control parameters in the process of industrial production detection and control. With the continuous development of technical means and research methods, flow measurement has opened up a new research field. In this paper, the measurement of flow rate by electromagnetic Flowmeter is applied to the monitoring of blood flow. The measurement of blood velocity is realized by picking up the inductive electromotive force on the external wall of non-insulated blood vessel. Firstly, this paper introduces the related theories of electromagnetic Flowmeter, including the traditional two-electrode electromagnetic Flowmeter and the multi-electrode electromagnetic Flowmeter. Based on the theory of Sherliff weight function, the concept of regional weight function is introduced, and the derivation process of regional weight function and the basic measurement equation of multi-electrode electromagnetic Flowmeter are introduced in detail. The theory of regional weight function shows the contribution of the flow velocity in different regions of the measurement section to the induction electromotive force between different electrode pairs, which provides the basis for the numerical solution of the weight function. At the same time, the theory of multi-electrode electromagnetic Flowmeter solves the limitation of traditional two-electrode electromagnetic Flowmeter. Secondly, the distribution of magnetic induction intensity excited by Helmholtz coil and C-type coil at the flow section is analyzed numerically, and the selection of excitation coil is put forward. The finite element analysis method is used to model and simulate the multi-electrode electromagnetic blood velocity meter model in COMSOL Multiphysics, and the value of region weight function is obtained, and the regularization rule of Tikhonov is selected by discussing the algorithm of velocity distribution reconstruction. By comparing and discussing three aspects of the model, such as mesh generation, solver and electrode array, a parameter setting method with good effect on velocity reconstruction is selected. Thirdly, according to the characteristics of blood flow velocity, the measurement section is divided into several different regions, and the region instead of aorta and vein is reconstructed by COMSOL simulation and velocity reconstruction. The regional division was studied from 8 electrodes and 16 electrodes respectively. Finally, the excitation system is designed and the C-type coil is selected. In order to reduce magnetic flux leakage, 0.3mm thick silicon steel lamination is used to replace iron core, and the magnetic induction intensity at air gap is calculated, and the uniform range of magnetic induction intensity in air gap is simulated according to the influence of actual laboratory conditions and surrounding environment. Determine the scope to maintain the authenticity and accuracy of measurement data.
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH776

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