CN1354565A

CN1354565A - 线圈感应***

Info

Publication number: CN1354565A
Application number: CN 01133738
Authority: CN
Inventors: 谭启泉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2002-06-19

Abstract

本发明为一种线圈感应***,包括天线和传输线。天线和传输线均为至少一根感应线,感应线由正负线圈交替电气联接组成。多根天线可错开平行放置在传输线的正上方并沿传输线方向平行移动。本发明结构简单,制造容易,成本低廉,抗干扰能力强,传输速率高,定位准确,广泛用于地面移动体与地面的通信定位测速,尤其适用处于恶劣电磁环境的磁浮列车***中。

Description

线圈感应***

本发明与通讯***有关，尤其与地面移动体的通信定位测速有关。

无线感应技术是八十年代初在世界上(由日本为主)发展起来的，日本FULUKAWA公司，安川公司，三菱公司，美国AB公司对于焦车的自动化技术均采用无线感应技术，国内仅有岳阳电子研究所与上海电气自动化研究所等少数单位开展该技术的研究与开发，无线感应技术八十年代主要用于钢铁行业，九十年代主要用于焦化行业和自动化仓库的装载车及其它特种车辆中。在通信***中，若采用传统无线感应***，可以进行通信，定位(日本目前最好的定位精度为5毫米，国内目前最好的定位精度为1厘米)，通信载波在100KHz，具有铺设维护简单，成本低，对地形气侯适应性强等优点，但天线没有抗干扰能力，在恶劣的电磁环境中，通信质量及定位精度肯定要大大下降。

本发明的目的就是要提供一种结构简单，成本低廉，抗干扰能力强，定位准确，通信质量高的线圈感应***。

本发明是这样实现的：

定义

线圈包括正线圈和负线圈。

正线圈：电流的流动方向为逆时针的线圈，线圈可为单匝，线圈可为多匝。

负线圈：电流的流动方向为顺时针的线圈，线圈可为单匝，线圈可为多匝。

多匝线圈时，每匝线圈的大小及形状可以不同。

线圈矩阵包括正圈矩阵和负圈矩阵。

正圈矩阵是线圈为正线圈的线圈矩阵。

负圈矩阵是线圈为负线圈的线圈矩阵。

线圈矩阵：矩阵A的元素由线圈组成，线圈可为单匝，线圈可为多匝。

矩阵A为一维时，即A_n＝[a₁，a₂，...，a_n]，各元素的线圈在同一水平面按直线

方向电气联接，n≥1。

矩阵A为二维时，即

各元素的线圈在同一水

平面按一固定平面折线方向电气联接，n，m≥1。

矩阵A为三维时，即A_n×m×1，三维空间各元素的线圈在三维空间中按一固

定空间折线方向电气联接，n，m，1≥1。

本发明线圈感应***，包括天线和传输线，每一根天线均由至少1个正线圈和至少1个负线圈组成，；每一根传输线均由至少1个正线圈和至少1个负线圈组成。

本发明每一根天线均由电气联接的至少1个正线圈和电气联接的至少1个负线圈组成，；每一根传输线均由电气联接的至少1个正线圈和电气联接的至少1个负线圈组成。

本发明每一根天线均由至少1个由电气联接正线圈组成的正圈矩阵和至少1个由电气联接负线圈组成的负圈矩阵组成；每一根传输线均由至少1个由电气联接正线圈组成的正圈矩阵和至少1个由电气联接负线圈组成的负圈矩阵组成。

本发明有两根或两根以上天线1和天线2，天线1与天线2错开，放在传输线L₀正上方并沿传输线L₀方向X轴平行移动，两根天线错开的长度不等于偶数个和零个线圈的长度。

本发明有两根或两根以上传输线L₀、L₁平行错开布置，两根传输线平行错开的长度不等于偶数个和零个线圈的长度。天线放在传输线正上方并沿传输线方向X轴平行移动。

本发明每一根天线均由相同数量的正线圈和负线圈交替电气联接而成，每一根传输线均由相同数量的正线圈和负线圈交替电气联接而成，天线的线圈与传输线的线圈长度之比为p/q或整数倍，p、q为互质的整数。

本发明每一根天线均由相同数量的正圈矩阵和负圈矩阵交替电气联接而成，每一根传输线均由相同数量的正圈矩阵和负圈矩阵交替电气联接而成，天线的正负圈矩阵与传输线的正负圈矩阵长度之比为p/q或整数倍，p、q为互质的整数。

本发明所有天线的线圈长度相等和线圈宽度相等，所有传输线的线圈长度相等和线圈宽度相等，天线的线圈宽度等于传输线的线圈宽度，天线的线圈长度为传输线的线圈长度的一半。天线2平行滞后天线1传输线半个线圈长度，平行放在传输线正上方并沿传输线方向X轴平行移动。在同一平面沿垂直天线移动方向，把每根天线的所有线圈宽边导体用等长的绝缘屏蔽管紧紧套住。在同一平面沿垂直天线移动方向，把每根传输线的所有线圈宽边导体用等长的绝缘屏蔽管紧紧套住。

线圈感应***采用如图9布线。L₀是固定平铺的正负线圈交替电气联接的传输线(通以电流I＝Sinωt的信号)，天线1采取一个正线圈和一个负线圈电气联接，天线2采取一个正线圈和一个负线圈电气联接，所有天线的线圈长度相等和线圈宽度相等，所有传输线的线圈长度相等和线圈宽度相等，天线的线圈长度为传输线线圈长度的一半，天线的线圈宽度等于传输线的线圈宽度，天线2平行滞后天线1半个传输线线圈长度，天线1与天线2平行放在传输线的正上方并沿传输线方向X轴平行移动。在同一平面沿垂直天线移动方向，把每根天线的所有线圈宽边导体用等长的绝缘屏蔽管紧紧套住。在同一平面沿垂直天线移动方向，把每根传输线的所有线圈宽边导体用等长的绝缘屏蔽管紧紧套住。由于天线平行移动产生的运动电势远远小于传输线交变电流在天线中产生的感应电势，工程上，我们可以忽略天线的运动电势。这样，天线2获得的感应电势e2滞后90°并与天线1获得的感应电势e1叠加来获得幅值均匀变化的感应信号e.

其中

A＝k*L*ln[(a/h)²+1]

k＝μ₀/2π

L--------传输线L₀单个线圈长度

a--------传输线，天线的线圈宽度

h--------传输线与天线的空间距离

X＝{x-2L*INT[x/(2L)]}/L

x----天线沿传输线方向平行前进的水平路程

A_{1} (X) = \sqrt{{8 X}^{2} - 4 X + 1}

；tg₁(X)＝-2X/(2X-1)

A_{2} (X) = \sqrt{{8 X}^{2} - 12 X + 5}

；tg₂(X)＝(2X-2)/(2X-1)

A_{3} (X) = \sqrt{{8 X}^{2} - 20 X + 13}

；tg₃(X)＝(2X-2)/(-2X+3)

A_{1} (X) = \sqrt{{8 X}^{2} - 28 X + 25}

；tg₄(X)＝(-2X+4)/(-2X+3)显然，天线的平行移动使天线所获得电势e的幅值在Aω与

之间变化，信号不会消失；电势e相位在[π，3π/2]，[3π/2，0]，[0，π/2]，[π/2，π]之间。

同理，天线1通以电流I＝Sinω₂t，天线2通以电流I＝Cos₂t，天线的平移使得传输线L₀所获得的总感应电势e幅值在Aω与之间变化，信号不会消失；相位在[π，3π/2]，[3π/2，0]，[0，π/2]，[π/2，π]之间，表达式同(1)。

本发明线圈感应***有如下特点及优点

天线采用两根天线，传输线采用一根传输线。每根天线采用一个正线圈与一个负线圈电气联接并平行放置，每根传输线采用多个正线圈与负线圈交替电气联接并在同一水平面铺设。具有传统无线感应***的信号传输特性，即式(1)。据电磁场理论，空间任何外来电磁信号在正负线圈中产生的感应电势互相抵消，对本线圈感应***不产生任何作用。本线圈感应***载波频率可达到MHz级以上，传输速率高；可以用通信的天线与传输线进行定位，理论上定位精度可达到任意小。

本发明结构简单，制造容易，成本低廉，抗干扰能力强，传输速率高，定位准确，可广泛应用于地面移动体与地面的通信定位测速，尤其适用于处于恶劣电磁环境的磁浮列车***中。

如下是本发明的附图：

图1为正线圈的布线图。

图2为负线圈的布线图。

图3为二维正圈矩阵的布线图。

图4为二维负圈矩阵的布线图。

图5为正负线圈组成的传输线布线图。

图6为正负线圈组成的天线布线图。

图7为二维正负圈矩阵组成的传输线布线图。

图8为二维正负圈矩阵组成的天线布线图。

图9为本发明的布线图。

图10为本发明的布线图。

图11为本发明的布线图。

图12为本发明的布线图。

如下是本发明的实施例：

1.通信

如图9，天线的单个线圈长l＝0.05米，宽a＝0.1米，与传输线距离h＝0.1米并以720公里/小时平移；传输线的单个线圈长L＝0.1米，宽a＝0.1米并通以电流I＝Sin2π10⁷t，则天线前进0.2米所获得的感应电势相位增量＝2π+2π^*10⁴，其中2π是由天线前进0.2米产生，2π^*10⁴是由传输线电流产生，当我们采用调相制来进行通信时，可以忽略天线前进所造成的相位增量。

2.定位

如图9，天线的单个线圈长l＝0.05米，宽a＝0.1米，与传输线距离h＝0.1米并以720公里/小时平移；传输线的单个线圈长L＝0.1米，宽a＝0.1米并通以电流I＝Sin2π10⁷t，则天线前进0.2米所获得的感应电势相位增量＝2π+2π^*10⁴，其中2π是由天线前进0.2米产生，2π^*10⁴是由传输线电流产生。若在1毫秒内天线只前进XL米，由(1)式可推算出₁(X)～₄(X)；反过来，在1毫秒内由天线的₁(X)～₄(X)可推算出天线前进的距离并进而进行定位。

3.测速

事实上，由上述的定位进而可以很方便测速。

Claims

1.线圈感应***，包括天线和传输线，其特征在于每一根天线均由至少1个正线圈和至少1个负线圈组成，线圈可为单匝，线圈可为多匝；每一根传输线均由至少1个正线圈和至少1个负线圈组成，线圈可为单匝，线圈可为多匝。

2.据权利要求1所述的线圈感应***，其特征在于每一根天线均由电气联接的至少1个正线圈和电气联接的至少1个负线圈组成，线圈可为单匝，线圈可为多匝；每一根传输线均由电气联接的至少1个正线圈和电气联接的至少1个负线圈组成，线圈可为单匝，线圈可为多匝。

3.据权利要求1或2所述的线圈感应***，其特征在于每一根天线均由至少1个由电气联接的正线圈组成的正圈矩阵和至少1个由电气联接的负线圈组成的负圈矩阵组成；每一根传输线均由至少1个由电气联接正线圈组成的正圈矩阵和至少1个由电气联接的负线圈组成的负圈矩阵组成。线圈可为单匝，线圈可为多匝；线圈矩阵可为一维，可为二维，可为三维。

4.据权利要求1或2或3所述的线圈感应***，其特征在于有两根或两根以上天线1和天线2，天线1与天线2错开，放在传输线L₀正上方并沿传输线L₀方向X轴平行移动，两根天线错开的长度不等于偶数个和零个线圈的长度。

5.据权利要求1或2或3所述的线圈感应***，其特征在于有两根或两根以上传输线L₀、L₁平行错开布置，两根传输线平行错开的长度不等于偶数个和零个线圈的长度。天线放在传输线正上方并沿传输线方向X轴平行移动。

6.据权利要求1或2或3所述的线圈感应***，其特征在于每根天线均由相同数量的正线圈和负线圈交替电气联接而成，每根传输线均由相同数量的正线圈和负线圈交替电气联接而成，天线的线圈与传输线的线圈长度之比为p/q或整数倍，p、q为互质的整数。

7.据权利要求1或2或3所述的线圈感应***，其特征在于每一根天线均由相同数量的正圈矩阵和负圈矩阵交替电气联接而成，每一根传输线均由相同数量的正圈矩阵和负圈矩阵交替电气联接而成，天线的正负圈矩阵与传输线的正负圈矩阵长度之比为p/q或整数倍，p、q为互质的整数。

8.据权利要求6所述的线圈感应***，其特征在于所有天线的线圈长度相等和线圈宽度相等，所有传输线的线圈长度相等和线圈宽度相等，天线的线圈宽度和传输线的线圈宽度相等，天线的线圈长度为传输线的线圈长度的一半。天线2平行滞后天线1传输线半个线圈长度，平行放在传输线正上方并沿传输线方向X轴平行移动。在同一平面沿垂直天线移动方向，把每根天线的所有线圈宽边导体用等长的绝缘屏蔽管紧紧套住；在同一平面沿垂直天线移动方向，把每根传输线的所有线圈宽边导体用等长的绝缘屏蔽管紧紧套住。