毕业设计——动圈式地震检波器flash动画演示

毕业设计——动圈式地震检波器flash动画演示内容摘要：

帧动画是指 创建每帧动画的内容，然后逐帧播放。 ◆ 动 作补间动画 动作补间动画是 指同一个对象不同状态的变化，其变化效果是由 Flash 控制的，常用于制作对象的位移、尺寸缩放、旋转、颜色渐变等效果。 动作补间动画是在两个关键帧中创建出来的，两个关键必须是同一个对象的两个不同状态，通过动作补间将西安石油大学本科毕业设计（ 论文） 8 两个关键帧中不同状态的对象补间出来。 ◆ 形状补间动画 形状补间动画是 指两个图形对象的变换，其变化效果是由 Flash 控制的，其动画效果是从一个图形转换为另一个图形。 形状补间动画也是在两个关键帧中创建出来的，但两个关键必须是两个不同图形对象，通过形状补间可以将两个图形间的转换过程补 间出来。 Flash 动画的特点 （ 1）基于矢量位图 矢量图像仅由线条和线条所封闭的填充区域组成，所需存储空间小，可任意缩放尺寸而不影响画面质量；位图图像由大量的像素点组成，比较逼真，但所需存储空间大，随着图像尺寸的放大画面品质将大幅度下降。 （ 2）流式播放技术 流式（ stream）播放技术使得动画可以边播放边下载，从而缓解浏览者焦急等待的情绪。 （ 3）多媒体特性 可以将动画、视频、音乐、声效等有机融合在一起，支持多种图像格式文件导入。 可导入 Photoshop、 Illustrator、 Freehand 等软件制作的图形和图像及 Adobe PDF 电子文档和 Adobe Illustrator 10 文件所支持的视频、音频文件导入，可从外部调用视频文件，可使用 MP3 支持多种动画输出格式： SWF、 SPL、 GIF、 AI、 BMP、 JPG、 PNG、AVI、 MOV、 MAV、 EMF、 WMF、 EPS、 DXF。 （ 4）强大的交互功能 内置的 ActionScript 脚本语言，易于精确实现复杂的交互事件行为控制，可在动画中加入滚动条、复选框、下拉菜单和拖动物体等各种交互组件；可与 Java 或其他类型的程序融合在一起，在不同的操作平台 和浏览器中播放；支持动态数据交互，ASP 功能的全面嵌入使其可用于动态电子商务网站及虚拟社区等的建设。 （ 5）广泛的平台支持 任何安装有 Flash Player 插件的网页浏览器都可以观看 Flash 动画，目前已经有95%以上的浏览器安装了 Flash Player，几乎包含了所有的浏览器和操作系统。 （ 6）易学易用可扩展性好 强大的动画编辑功能使得设计者可以随心所欲地设计出高品质的动画；通过第三方开发的 Flash 插件程序，可以方便地实现一些以往需要非常繁琐的操作才能实现的动态效果，大大提高了 Flash 影片的制作效 率 [4]。 Flash 动画的基本原理 19 世纪 20 年代，英国科学家发现了人眼的 “视觉暂留 ”现象（物体被移动后其形象在人眼视网膜上还可有约 1 秒的停留），揭示了连续分解的动作在快速闪现时产生西安石油大学本科毕业设计（ 论文） 9 活动影像的原理。 根据视觉暂留原理，当连续相互关联的图像（一般把静止的画面称为图像）快速变化时（每秒 10 帧以上，通常取每秒 24 帧），人眼看到的这个图像变化的过程就是视频。 电影、电视、动画和计算机视频都是根据这个原理来实现的 [5]。 西安石油大学本科毕业设计（ 论文） 10 3 动圈式地震检波器 检波器的简介（结构和组成） 地震检波器 是把传输到地面或水中的地震波转换成电信号的几点转换装置，它是地震仪野外数据采集的关键部件。 动圈式检波器是 20 世纪 80 年代发展起来的一种新型检波器。 动圈式地震检波器的结构和外形如图 3—1 所示，剖面图如图 3—2 所示。 它由永久磁铁、线圈和弹簧片组成，磁铁具有很强的磁性，它是地震检波器的关键部件；线圈由铜漆包线绕在框架上而成，有两个输出端，它也是地震检波器的关键部件；弹簧片由特制的磷青铜做成一定的形状，具有线性弹性系数，它使线圈与塑料盖连在一起，使线圈与磁铁形成一对运动体（惯性体）。 它是利用惯性部件和固定在机壳里的 永久磁场做相对运动产生涡流，涡流有事固定在机壳里的线圈感应出电流原理而制成一个固定的圆柱形磁铁沿中央轴安装在机壳内，线圈固定的绕在永久磁铁的外边，非磁性可运动的铜制套筒由弹簧悬挂在磁铁和线圈之间构成惯性部件。 涡流的大小与检波器外壳的运动有关，它本质上是一种对外壳位移加速的传感器。 它的结构特点是活动的惯性体与输出端没有电连接，这就大大提高了检波器的可靠性。 图 3— 1 动圈式检波器的外形结构和内部结构 图 3— 2 动圈式地震检波器的剖面图 西安石油大学本科毕业设计（ 论文） 11 动圈式地震检波器的设计基础 由动圈式地震检波器的基本原理和结构特点可知，他的基本部分有二：一是磁路系统，由它产生恒定的直流磁场，为了减小检波器的体积，一般都采用永久磁铁；另一个是线圈，由它与磁场中的磁通交链产生感应电动势。 前已述及 感应电动势与磁通变化率或者线圈与磁场相对运动速度成正比， 因此必须使它们之间有一个相对运动，此时把线圈组件作为运动部。 对于动圈式地震检波器，具体计算时，一般是先根据使用场合、使用对象确定传感器结构形式和体积大小 (即轮廓尺寸 )，然后根据结构大小初步确定磁路系统．计算磁路以便 决定磁感应强度 B。 因为在确定磁路系统时，气隙的尺寸也已经确定了，线圈的尺寸也已确定。 根据这些参数，便可初步决定线圈导线的直径 d。 从提高灵敏度的观点来看， B 值大，灵敏度越高，因此磁路结构尺寸应大些。 所以只要结构尺寸允许，磁铁可尽量大些．并选择 B 值大的永磁材料．匝数 N 也可取得大些。 当然具体计算时导线的增加也是受其他条件制约的，各参数之间的选择要互相照顾，尽量从优。 作为动圈式振动传感器来说，它的设计内容包括有：磁路计算、线圈设计等。 磁路设计 永久磁铁的 工作点 永久磁铁的磁路计算式设计动圈式检波器的重要环节，而磁路计算的关键在于确定永久磁铁的工作点。 用作永久磁铁的材料是一种具有磁滞回线特别宽的硬磁材料，其磁化曲线如图 3—3 所示： 图 3— 3 永久磁铁的磁化曲线 图 3— 4 环形永久磁铁充磁原理 硬磁材料一 般须经充磁后才能获得磁性。 所谓充磁，是将加工成型后的硬磁材料置于强化磁场中使其磁化。 图 3—4 所示为一个硬磁材料制成的磁铁充磁的原理图为了减小磁阻，充磁时用软磁材料把气隙填满。 当激磁电流 I 逐渐增大时，激磁线圈建立的磁场强度 H 也相应增大，磁环开始被磁化，磁感应强度 B 从零逐渐增加，直至铁心磁化强度达到饱和为止。 这时的铁心 饱和磁感应强度为 Bs。 此后，如 果继续增加激磁电流，磁环内磁感应强度基本上保持不变。 当激磁电流 I=0 时，则 H=0，这西安石油大学本科毕业设计（ 论文） 12 时磁感应强度将从饱和值 Bs 沿磁滞回线下降到 Br 下降到零。 可见，经磁化后的永久磁铁即使去掉外磁场，其内部仍保留一部分磁性，因此，永久磁铁是提供磁能的一个能源。 Br 称为剩余磁感应强度。 如果要使水久磁铁的剩余感应强度 Br 下降到零，就必须在激磁线圈中通入反向电流，也就是在永久磁铁内产生反方向的磁 场强度 cH ，这样才能完全抵消剩磁。 这时的磁场强度 cH 称为矫顽力。 永久磁铁材料 永久磁铁是提供工作气隙磁能的能源。 合理选择永久磁铁材料是磁路设计的重要方面。 永久磁铁材料种类很多，目前在动圈式检波器中使用最广泛的是铸造铝镍钴永磁合金。 如果合金由浇筑温度冷却时，使合金的结晶体沿一定方向排列，即所谓的 “定向结晶 ”，还可以大大提高永磁合金的性能。 常用永磁合金性能表列于表 3—1 中。 表 3— 1 永磁合金性能列表 线圈设计 检波器的线圈组件由线圈和骨架组成，如图 3—5 所示。 骨架材料一般有金属材料，如铜、铝、不锈钢等，也可使用非金属材料，如有机玻璃。 用金属材料做成的骨架还可以起到电磁阻尼的作用。 由于线圈组件在工作气隙中相对永久磁铁做轴向运动。 因此，为保证线圈组件活动灵活，不与永久磁铁发生摩擦，线圈组件的厚度应略小于工作气隙的长度，即 西安石油大学本科毕业设计（ 论文） 13 th 式中 h ——线圈厚度， 2 2DDh S  ； t——骨架厚度， 2 12 DDt 。 因此，当磁路系统的工作气隙参数确 定后，线圈的厚度和骨架的厚度也就 可以确定了。 线圈绕组的长度 L 取决 于工作气隙的宽度 gl 和振动位移的峰 峰量值。 为避免因不均匀漏磁通分布 图 3— 5 线圈组件示意图 造成过大的输出特性非线性，线圈的基本长度应增加约 30%， 即 )( pg llL  式中 pl ——振动位移的峰峰值。 为了使检波器输出具有较大的电压，线圈绕组应绕两层以上，导线材料一般可选用高强度漆包线，绕制时将导线均匀绕在线圈骨架上。 当导线直径选定后，绕组每层的匝数 0N 可按下式计算： wdLfN 10  式中 L——线圈绕组长度； wd ——带绝缘层的导线的直径； 1f ——有效利用系数（与绕制工艺有关，一般可取 1f =） . 线圈绕组的层数 n 可按下式计算： zwfdhn 式中 h ——线圈厚度； zf ——填充系数（与绕制工艺、导线直径、绝缘纸厚度等因数有关）。 因此，线圈绕制的总匝数 N 为 0nNN 工作气隙中线圈的匝数 N 为 LlNN g 动圈式地震检波器的测量电路 西安石油大学本科毕业设计（ 论文） 14 测量电路方框图 动圈式检波器直接输出感应电势，所以任何具有一定工作频带的电压表或示波器都可以采用。 并且由于动圈式地震检波器通常具有较高的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器，一般的放大器即可胜任。 但是动圈式检波器的输出电压是与振动速度成正比例关系，即测量信号为速度信号。 如要进一步获取振动位移信号或加速度信号，就必须进一步配用积分电路或微分电路。 实际电路中通常将微分或积分电路 置于两级放大器之间，以利于各级间的阻抗匹配。 框图如图 3—6 所示： 当开关 S 接通 1 线时，由传感器输出的信号直接送给主放大器，此时测量参数为振动速度信号。 当开关 Sw 接通 2 线时，由传感器输出的信号送给前置放大器，经过积分电路送到主放大器，此时测量参数为振动位移信号。 当开关 Sw 接通 3 线时，由传感器输出的信号经前置放大器和微分电路送到主放大器，此时测量参数为振动加速度信号。 图 3— 6 动圈式地震检波器测量电路方框图 积分测量电路 要减小积分误差，就要选用较大的时间常数 PC，而 PC 值增 大的结果使输入衰减变得更加严重，往往出现为了保证低频端的测量误差不超过容许值而使得高频端输出信号衰减到无法利用的程度。 为解决这一问题有些仪器采用频段积分的办法，即将全部工作频带分成几段，对每个频段 图 3— 7 积分电路 使用不同参数的积分电路。 随着线性集成运算放大器的发展．有源积分电路得到广泛的应用。 其原理图如图3—7 所示。 图中反馈电阻 tR 是为了抑制运算放大器的失调漂移。 同时 ，积分电容 C 的泄漏电阻和运算放大器的输入电阻 dr 也是等效为与 R 并联， dr 应按密勒效应等效为西安石油大学本科毕业设计（ 论文） 15 [ dA1 ] dr 与 tR 并联。 它们一起构成了积分电路的反馈电阻。 dA 是运算放大器的开环放大倍数。 设运算放大器的幅频特性为 01)(  jAjH dad  式中 0 =1/ 0 ——运算放大器开环渐近幅频特性的转角频率 0 所代表的时间常数； dA —— =0 时的放大倍数。 积分放大器的反馈系数为 )1()( CRjRRjF ttb   这样，可以写出如图 3—7 所示电路的幅频特性 )()1()()(1)()(0 RCAjRRA AjFjA jAjHdtddbdd  微分测量电路 微分电路与积分电路正好相反。 最大微分误差将在工作频段的高端出现 ； 最大的输出幅度衰减将限制了工作频段的下限值。 目前测量仪器中大都配用有源微分电路，图 3—8 是一个实用的有源微分电路。 图中输入端的电阻 1R 既提高了输入阻抗又增加了阻尼比，选择合适的 1R 值可以使电路的阻尼比近 图 3— 8 微分电路 似为 ， 则其幅频特性将不产生大 的峰值 ， 电路趋于稳定。 增加 1C 2R 可以有效地抑制高频噪声。 此时 ， 电路的 幅 频特性可近似 用 下式表示。 20 )1)(1()(ndjAjjjH    式中 RC ——微分电路的时间常数； 0 ——运算放大器本身的转身频率 0 所对应的时间常数， 0 =1/ 0 ； dA / 0 ——运算放大。