原子磁强计

原子磁强计是利用原子在磁场中分裂出的塞曼能级间跃迁所构成的一种量子仪器。它们的测量精确度高于经典磁强计两个数量级以上。它们的测量范围上起25T,下至10~(-14)T,几乎覆盖了现今所能获得的磁场范围。本文综述利用各种极化方法获得原子塞曼能级的粒子数差,再根据不同观测能级跃迁的型式构成的十几种原子磁强计,适用于各种领域。     

基于金刚石氮-空位色心的裂纹无损检测

磁场测量在材料科学、电子工程、电力系统甚至工业领域中扮演着极其重要的作用,尤其是磁场测量为工业无损检测提供了安全又可靠的工具,而磁场测量的灵敏度决定了检测的最高水平。金刚石氮-空位(NV)色心是最近几年发展的一种新型的量子传感器,外界磁场存在会导致金刚石NV色心的基态能级发生塞曼劈裂,通过光学探测磁共振技术(ODMR),利用微波源和锁相放大器探测NV色心的共振频率,最后由共振频率的变化可以精准地计算出出外界磁场的大小和外界磁场变化的灵敏度。实验中将含有高浓度NV色心的金刚石与光纤进行耦合实现磁场扫描式探针的制备,之后对磁化后的铁板焊缝表面裂纹进行扫描,并将扫描的结果绘制成二维磁力分布图,根据磁力分布图的磁场梯度变化可以非常准确地判断出裂纹的位置和大小,为工业安全提供了非常有效的诊断工具。     

运动原子的高精度测量

本文研究级联三能级原子通过驻波光腔时的高精度测量.驻波激光场与级联原子的上跃迁耦合,其拉比频率依赖于原子通过驻波场的位置.用一束弱探测激光与原子下跃迁耦合.通过探测原子激发态的分布概率,可以确定原子被局限在一个波长范围的4个不同位置,测量精度达到百分之一个光波波长.     

磁场及电磁场干扰窃电的检测系统及其检测装置

本文介绍了磁场及电磁场干扰窃电的检测系统及其检测装置。该系统实时检测用电计量点及其周边当前的电场强度信号和磁感应强度信号,同时实时获取检测位置。当电场强度信号超出电场强度阈值,和/或磁感应强度信号超出磁感应强度阈值时,则将其与检测位置进行绑定并将绑定后的数据作为检测数据通过无线通信网络发送至上位机处理。从而实现了对强磁场干扰窃电和强电磁场干扰窃电的检测。     

±500 kV换流站工频电磁环境测量与实验室模拟

换流站内复杂电磁环境会对电力设备在线监测装置测量结果产生不利影响，为了提高装置测量结果的稳定性和可靠性，有必要对换流站设备附近区域的电磁场进行测量并分析其分布规律。文中利用电磁场分析仪对4所±500 kV换流站变压器、高抗、避雷器、电压互感器等附近的工频电场、磁场进行了测量。测量结果表明：所有被测换流站75%以上测点的电场强度分布在0～15 k V/m，最大值出现在避雷器附近，为32.6 kV/m；约90%测点的磁感应强度分布在0～80μT，最大值出现在换流变附近，为0.26 mT。基于实测结果，在实验室内搭建了工频电磁场模拟平台，该平台可同时产生连续可调的电场与磁场，且频率、方向、场强范围均满足模拟换流站现场工频电磁场的需求。文中的研究可以为变电站电磁环境测量、实验室模拟现场电磁环境工况提供参考。     

高压输电线环境电磁场暴露健康效应的原初作用

高压输电线环境电磁场暴露健康效应的原初作用机制是阐述电磁健康的环节,是制修订我国环境电磁标准的重要基础。为此,对220kV的高压输电线环境电磁场进行了现场监测,将SD大鼠海马神经元暴露在瑞士IT’IS系统中,观察胞内活性氧自由基(ROS)、钙离子(Ca2+)和线粒体膜电位(MMP)对磁感应强度为0.1mT、0.5mT和1.0mT的极低频电磁场的生物响应。研究结果表明:环境电场强度≤1kV/m,磁场磁感应强度≤1.5μT;神经元胞内活性氧自由基、钙离子、线粒体膜电位对磁感应强度≥0.1mT的磁场有生物反应。因此,电场能量密度和磁场能量密度可作为电磁健康效应的评价参数;ROS是电磁因果链原初作用中连接物理和生物解释的一个重要标志物;足够强度的电磁场才能对健康产生影响,笼统说"电磁场对健康有影响"会误导公众。     

亥姆霍兹线圈磁场对锂离子电池性能的影响

将锂离子电池置于不同磁感应强度(3.95 mT、19.75 mT和39.50 mT)的亥姆霍兹线圈磁场中进行充放电实验,研究磁场对充放电性能的影响.电池的充放电容量随着磁感应强度的增加而增加,在1/3 C倍率下,当磁感应强度增加至3.95 mT、19.75 mT和39.50 mT时,与不放置在磁场中相比,放电容量分别增加了2.03％、8.13％和17.48％,且磁感应强度与充放电容量近似呈线性关系.随着磁感应强度的增加,电池的充放电能量增大,放电时的端电压提高.     

微波炉(七)

磁控管的结构、工作原理和特性(下)2.3.磁控管的起振和射频电磁场的分布加上恒定磁场和直流电场,磁场的磁感应强度大于截止值(B_0>B_k)时,电子将在阴极表面附近作圆滚线运动,但不会到达阳级。当电子运动掠过阳极块上的空腔口所对应的位置时,阳极块上感应出正电荷,并与电子作相应运动。由于阳极上的空腔相当于一个并联谐振回路,从而引起振荡。此振荡是很微弱的,若无能量补充,此振荡会很快终止;若能得到足     

现场看谱分析中的几点体会

金属监督工作是电厂安全运行的重要环节。为了防止错用钢材,予先消除事故苗子,在机炉安装或检修时,应对所有的合金钢部件进行普查。目前,在电业系统中应用最广泛的是看谱分析。现场的看谱分析,就是分析物在电弧或火花的作用下,一微小部分物质变成了气态的原子或离子,而处于分析电极中元素的原子,被高速运动的粒子碰撞时,就获得了一部分能量,有时这部分能量使原子最外层的价电子由原来的基态—最低能级跃迁到了较高能级,处于激     

外部磁场对低气压氩气等离子体电子输运特性的影响

处于外部磁场驱动下等离子体由于改变了其电子加热机制和带电粒子输运特性而具有不同动力学特性。为了研究外部磁场对电子输运特性的影响,该文采用改进的多项近似法解玻尔兹曼方程计算了Ar气体的电子输运特性。首先计算了Ar气体在交叉电磁场下的电子输运系数,发现:随着电磁场间夹角增大,z方向体漂移速度、通量漂移速度、体扩散系数、通量扩散系数、电子平均能量和反应速度均减小。接着分析了电磁场夹角对电子速度分布的影响,结果表明:随着电磁场间夹角增大,电子沿E×B方向和(E×B)×B方向呈聚集趋势;当电磁场间夹角为π/2时,电子速度分布在能量为0.3~0.6e V区间出现"凹陷"现象。最后讨论了磁感应强度对电子速度分布的影响,发现:当约化磁感应强度增大时,电子朝E×B方向和(E×B)×B方向运动趋势也变大;当约化磁感应强度足够大时,低能电子反而较少。     

确定工频磁场公众曝露限值的分析

工频磁场公众曝露限值的确定是我国工频电场、磁场曝露限值国家标准制定的关键因素。为此结合各国工频磁场限值采用情况以及电磁场人体健康影响的医学评估结果,分析了我国典型输电线路以及特殊线路情况下的工程磁感应强度状况。通过世界卫生组织(WHO)"国际电磁场计划"的调查统计可以看出,采用WHO推荐的国际标准已成为国际主流趋势,中国需要引起重视;目前国内输变电线路正常运行时周围环境中的磁场水平确实不高,但并不表明可将磁场限值降低到某个任意的水平,相反还需考虑到线路运行状况、采用新的导线技术和电缆运行等因素,这些均会使工频磁场水平显著增高。     

电力电缆工频磁场计算方法探讨

提出了一种电力电缆工频磁场的等效计算方法.根据安培环路定则确定每相电缆对测量点的磁场贡献,利用局部坐标和叠加定理对每相电流的磁场贡献进行矢量相加,建立了电缆外任意一点的磁感应强度与三相电流之间的物理数学模型,给出了用于计算电缆外任意一点磁场的解析表达式.电磁场有限元仿真和等效模型计算的结果表明,建立的等效模型具有满足需求的准确性,对电力电缆的磁场计算具有指导价值.     

中频条件下真空灭弧室的纵向磁场仿真

该文研究了中频400～800Hz条件下纵磁真空灭弧室内的磁场特性,利用Ansys Maxwell求解了三维瞬态纵向磁场分布.由计算结果可知:在电流变化的过程中,中心区域纵向磁场的变化明显滞后于其他区域.电流峰值时在触头片开槽交错放置的位置有磁场峰值区域,电流过零时中心区域有明显剩磁.当频率增加时,涡流效应更明显,使纵向磁场的磁感应强度值减弱.对中心点,频率提高导致过零时剩磁增加,磁场滞后相位更明显,影响电弧扩散.增加触头片开槽数可以减弱涡流效应,而增加触头杯座槽旋转角,触头中间平面磁感应强度的最大值近似线性增加.文中通过分析电弧形态和电压等实验结果验证了磁场滞后对真空灭弧室的开断能力的影响.     

自由弛豫信号截取时长对NMOR铷原子磁力仪性能的影响

基于非线性磁光旋转(nonlinear magneto-optical rotation, NMOR)效应的铷原子磁力仪通过特定时长的自由弛豫正弦振荡信号可获得拉莫尔进动频率和外磁场值,因此自由弛豫信号的截取时长能够影响原子磁力仪的性能指标。重点研究了在500 nT背景磁场条件下自由弛豫信号截取时长对原子磁力仪灵敏度和磁场测量值的影响。测量结果表明,用噪声功率谱方法标定的灵敏度指标随着自由信号截取时长的增加逐渐减小并趋于稳定,约0.2 pT/Hz~(1/2);交变磁场实验表明该磁力仪所得的磁场值是特定截取时长内磁场波动的平均。因此本文NMOR原子磁力仪所得的高灵敏度指标一定程度上是通过数学方法平均了自由弛豫信号截取时长内的磁场值波动。该方法对其他原子磁力仪或实验装置灵敏度的标定和磁场测量值的分析具有一定的借鉴意义。     

开关柜工频磁场计算及壳体屏蔽效能分析

文中基于电磁场基本理论,建立了开关柜工频磁场数学模型,采用有限元法对开关柜的磁感应强度进行了计算,分析了壳体、壳体厚度和磁导率等对开关柜磁感应强度分布和屏蔽效能的影响,并研究了开关柜柜外母排长度对磁感应强度分布的影响,结果表明：开关柜外壳和隔板对工频磁场具有明显的屏蔽作用,增大壳体磁导率和厚度均可提高开关柜整体的屏蔽效能,但当壳体磁导率大于1 000和厚度超过3 mm时,屏蔽效能增长幅度较小;柜外母排长度对开关柜周围磁场分布影响较小,但对柜体顶部磁场分布的影响较大;研究可为开关柜磁场屏蔽措施的提出提供参考。     

新型旋转电磁热机对水媒质磁化作用机理初探

本文提出一种新型旋转电磁热机.在充分利用电动机旋转电势产生的感应电流、磁滞涡流热效应及机械摩擦热效应等将输入的能量全部转换为热能的同时,其产生的电磁场对水媒质有磁化作用.对电磁热机内的电磁场进行有限元分析表明,水媒质受到与之流向正交的交变电磁场的作用,将经电磁热机作用的水进行取样测试,测试结果表明,电磁热机的磁化作用能起到软化水的作用,对使用燃油锅炉和电磁热机时的垢样进行扫描电镜和能谱分析,发现磁化作用改变了水垢的晶形,从而达到除垢和抑垢的效果.     

超高压交流输电线路跨越农业大棚区的电磁环境研究

为评估超高压交流输电线路跨越农业大棚区的电磁环境,对辽宁省境内500kV交流输电线路跨越农业大棚区的工频电场强度和磁感应强度进行了现场测量,然后基于模拟电荷法、模拟电流法原理编制了可计算各种交流输电线路下方工频电磁场分布的软件包,最后应用此软件计算了农业大棚区的工频电磁场强度并与现场测量结果进行了比较。结果表明,农业大棚区的工频电场和工频磁场现场测量值均未超过标准规定的10kV/m和0.1mT;农业大棚对电场分布产生了一定的影响,但对工频磁场影响不大;对于农业大棚区的工频电场和工频磁场,数值计算结果与现场测量结果规律所呈现的基本一致。工频电磁场计算软件可为高压交流输电线路跨越农业大棚区的电磁环境评估提供参考。     

氦(He4)原子光泵磁传感器的设计及其参数测试

基于光抽运原理使原子极化取向的过程简称为光泵,经光泵的原子在外磁场中发生磁共振,利用该机理测量磁场的磁传感器称为光泵磁传感器.本文简要介绍光泵磁传感器工作原理和结构设计,采用氦气体作为极化样品,利用MOSFET型高频功率晶体管研制C类功率激发器,应用多个独立的电感线圈解决负载的准确匹配问题.通过测量极化原子的纵向磁矩对应的光电信号的变化获得样品的共振线宽和信噪比等关键参数.本项目设计的氦原子光泵磁传感器的分辨力达0.01nT.为进一步研制激光型光泵磁强计奠定基础.     

三维恒定非线性磁场有限元法的变分原理

一、恒定磁场的基本方程和边界条件由电磁场理论,对于恒定磁场,麦克斯韦第一方程为 rotH=J (1)式中 H——磁场强度向量; J——电流密度向量。由磁场连续方程: divB=0 (2)可将磁感应强度向量B表示为向量磁位A的旋度,即 B=rotA (3)     

多级重接式电磁发射的电磁分析与有限元仿真

为了对多级发射达到高速时的电磁问题进行研究,以使用板状发射体和箱形线圈的多级重接式电磁发射为研究对象,推导了多级线圈电磁场和发射体涡流场的综合作用方程,利用ANSOFT电磁场有限元分析软件建立了三维有限元仿真模型并进行仿真计算。结果表明,多级线圈电流的同时存在,既改变了单级线圈的磁场分布和磁感应强度大小,也改变了发射体中局部涡流密度的大小和发射体受力的大小。这种改变与线圈电流的频率和相位差异相关,并且线圈间距越小,这种综合作用的影响越大。