亥姆霍兹线圈及麦克斯韦线圈磁场分布及均匀性比较

基于毕奥-萨伐尔定律,运用椭圆积分,推导出圆环电流在空间任意一点产生的磁场公式,进而分析了亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈在中心处磁场各分量的分布模型,绘出了空间分布。分析结果表明,麦克斯韦线圈磁场不均匀度小于0.0001的区域半径约是亥姆霍兹线圈的20倍。     

正方形亥姆霍兹线圈三维磁场及其均匀性分析

为研究光纤陀螺的磁敏感性,利用三个正方形亥姆霍兹线圈构建三维匀强磁场,并分析其匀强磁场区域特性。将正方形亥姆霍兹线圈视为四段载流导线,采取分段计算然后进行矢量叠加的方法,分析了正方形亥姆霍兹线圈三维空间磁场强度及其均匀性,并给出仿真结果。最后给出了正方形亥姆霍兹线圈三维匀强磁场的结构模型及相关数据分析。     

基于亥姆霍兹线圈装置的磁热疗优化方法

该文研究了两种常见亥姆霍兹线圈产生磁场的均匀性,并根据装置线圈所产生磁场作用下的生物组织治疗温度分布分析了磁场均匀性对治疗效果的影响。其中,文中的磁纳米粒子（MNPs）以磁流体形式注射进肿瘤区域并假定以注射点为中心呈现高斯分布。该文在多种约束条件下应用改进粒子群算法优化了磁场的频率和强度、磁纳米粒子粒径,以及磁纳米粒子体积分数等参数,而涉及的约束条件包括治疗最高安全温度、治疗磁场安全范围上限、MNPs粒径范围,以及MNPs产热有效条件等。同时,该文以累积等效分钟数来评估圆形和正方形亥姆霍兹线圈及理想磁场在不同血液灌注率下的细胞热损伤程度。研究结果表明,正方形亥姆霍兹线圈相比于圆形线圈能产生更大范围的匀强磁场,这使其磁热疗效果更接近于理想磁场情况。同时,考虑温度依赖的血液灌注率相比定值情况具有更高的治疗温度。     

利用亥姆霍兹线圈测量地磁场强度及磁倾角

根据亥姆霍兹线圈轴线上磁场分布的特点,能在其轴线中点附近产生较广的均匀磁场区,根据磁场的叠加原理,推导了地磁场的水平分量、垂直分量及地磁场强度、磁倾角的实验计算公式.采用了FD-HM-Ⅰ型亥姆霍兹线圈,利用高灵敏度毫特斯拉计,探测亥姆霍兹线圈公共轴线中点的磁感应强度.通过改变亥姆霍兹线圈中电流的正、反方向,测量了延安地区当地的地磁场强度及磁倾角.测量结果与延安地区当地的地磁场要素基本相符,说明该方法是确实可行的.该实验方案充分利用了实验室现有仪器,培养了学生的创新意识,因此在实验课教学中具有较高的推广价值.     

中频电流开断实验的外施纵向磁场励磁系统

设计一种应用于中频真空电弧实验的外施纵向磁场励磁系统。该系统由中频电流互感器感应主回路电流,产生二次电流为亥姆霍兹线圈励磁,从而在线圈轴线中心处产生与主电流同相位的纵向磁场,模拟纵向磁场线圈触头产生的磁场,且磁场通过变比可调。首先从理论出发,建立亥姆霍兹线圈轴线中心处磁感应强度与二次电流的关系,详细介绍系统重要参数的设计过程。其次针对电流互感器铁心磁导率高且漏感小的特点,简化其等效电路,并经计算证明实验电流为最大时电流互感器的铁心未饱和,一次电流与二次电流的相位差满足设计要求。最后对励磁系统性能进行测试实验,在交流实验中,假设了回路电流的数学模型并根据实验数据求解磁感应强度,B/I值计算结果与理论值一致,验证了设计方法的有效性和实用性。     

单层方体四线圈均匀磁场源理论计算与仿真

一个可以产生已知强度的均匀磁场区的标准磁场源是测试、标定各类磁测仪器的基本条件。以正方体四线圈作为均匀磁场标准场源,理论推导了其磁场分布。通过Maxwell软件对正方体四线圈的磁场进行仿真分析,仿真结果与理论计算一致。分析了四线圈装置轴向和垂直轴向的磁场均匀性,结果表明方体四线圈装置可以在装置中心周围相当大的范围内产生高均匀度的磁场。对于边长为1m的四线圈装置,在装置中心长宽0.2m、高0.4m的长方体内,磁场偏差率控制在0.25%以内。结果论证了其作为均匀磁场源的可行性,与亥姆霍兹线圈相比,无论在均匀度方面还是在均匀场区大小方面都有很大优势。     

一种三轴方形亥姆霍兹线圈磁场发生装置设计

介绍了一种应用于电磁生物实验的三轴方形电磁场发生装置,推导了三轴方形亥姆霍兹线圈磁感应强度表达式,并设计出整套亥姆霍兹线圈磁场发生器。该系统由lab VIEW软件控制单片机产生控制信号,送至LM1875T功率放大电路,输出驱动三轴线圈产生磁场,经磁感应强度检测后送至labVIEW软件显示。该装置的操作简单、功能多样化、人机界面友好,适合于非电子专业的人员操作。     

梯度场麦克斯韦线圈磁场及磁场梯度分析

在地质勘探、军事导航、医学诊断、目标磁异探测等领域迫切需要研制高精度的磁场梯度测量装置。设计了一种梯度场麦克斯韦线圈,用于对高精度磁场梯度仪进行标校。运用毕奥-萨伐儿定律,首先推导出梯度场麦克斯韦线圈在中心处磁场各分量的分布,然后通过数值仿真绘制出该线圈的磁场强度分布、磁场梯度分布及等值线图。结果表明,在相同的线圈匝数、激励电流和线圈半径条件下,梯度场麦克斯韦线圈产生的磁场梯度均匀区域达到0.602 m2,比反亥姆霍兹线圈产生的磁场梯度均匀区域大15倍,且产生磁场梯度的均匀性也优于反亥姆霍兹线圈。     

用于永磁体测量系统的亥姆霍兹线圈的原理及设计

就亥姆霍兹线圈测磁原理作了较为详尽的论述,并且介绍了线圈的尺寸选择原则,最后对磁偶极子模型进行了修正,尽可能地降低了线圈设计的理论误差,对设计较为精确的亥姆霍兹永磁体测量系统有一定的参考意义.     

B-H复合型传感结构设计及H线圈校准研究

对超微晶合金样片二维高频旋转磁特性测量时所需的传感结构进行了设计,采用针探测技术制作了B传感器,采用线圈法制作H传感器,设计了一种新型B-H复合型磁滞矢量传感器。此外,文章还对H线圈系数的校准做了说明,通过设计一个可以产生交变均匀磁场的改进型亥姆霍兹线圈装置来进行校准实验,并最终确定了H线圈的校准系数。     

脉冲磁场发生器中用Braunbeck线圈的分析

研制一台用于肿瘤治疗的脉冲磁场发生器的关键单元是磁场线圈的设计和研制。为设计一种均匀区域更大、均匀度更高、工作更稳定的磁场线圈,在总结课题组前期工作的基础上,提出用一种4线圈系统的Braunbeck线圈替代传统的Helmholtz线圈。并对Braunbeck线圈的几何参数和中心磁场进行了理论计算、用COMSOL Multiphysics有限元软件进行内部磁场分布仿真以及研制出实物并对其性能进行了实测,结果显示该Braunbeck线圈工作性能稳定,磁场均匀度>95%的区域达到了在线圈径向-0.18～0.18m、轴向-0.17～0.17m之间,较课题组前期设计的Helmholtz线圈有了较大改进,为后续医学实验奠定了基础。     

基于时控方法的感应线圈发射器研究

基于电磁感应原理和仿真分析结果,设计和制作了感应线圈型电磁发射器模型。该模型利用控制电路放电时间的方法,克服了传统线圈发射器要在线圈内部加装传感器而使结构复杂的弊病。借助SIMPLORER和Maxwell仿真软件对发射器进行分析。根据仿真结果所设计的模型,在74V电压下,可把质量40g的铁磁材料弹丸加速到4．67m／s。并对模型实验结果和系统性能进行分析讨论。结果表明该发射器线圈内部磁场分布均匀,可较好地消除弹丸在线圈中抖动的现象,大大提高了系统的稳定性。     

均匀梯度磁场的研究

从分析单个圆线圈磁场特点出发，探讨利用圆线圈产生均匀梯度磁场的原理和方法，给出一种圆线圈装置的设计，并对磁场梯度均匀性进行数值估计．数值计算表明这种设计得到的磁场梯度均匀性相对误差高于位置偏移的二次方以上．     

Design of a coil geometry for generating magnetic field to evaluate biological effects at 85 kHz

In recent years, the use of induction‐heating systems has increased and wireless power transmission (WPT) systems have been discussed. These applications are installed close to a human body. Therefore, it is important to discuss the effects of alternating magnetic fields and to evaluate electromagnetic interference. This paper discusses the design procedure of a magnetic field generator to evaluate the electromagnetic interference at 85 kHz that is being studied in WPT systems for EV and HEV. The magnetic field generator presented in this paper consists of a single‐phase inverter circuit that uses SiC‐MOSFETs and an air–core inductor that is used as the coil for generating a magnetic field. In particular, this paper shows that the coil used for generating magnetic field needs to reduce the winding voltage to generate higher magnetic flux. In addition, this paper presents the design procedure of the proposed coil structure that can satisfy some limited conditions. The experimental results of the proposed system rated at 82 kHz and 100 A are presented.     

胶囊内窥镜新型外磁场驱动系统模型与仿真

为了克服传统推进式和被动式内窥镜在医用检查时存在的不足,提出了一种由三个同轴圆线圈和两对平行鞍线圈组成的胶囊内窥镜新型外磁场驱动模型。胶囊内窥镜内部嵌入NdFeB永磁体,通过控制外部线圈的电流来驱动永磁体,带动内窥镜在体内运动。在实验过程中,运用ANSOFT电磁场仿真软件分别对三个同轴圆线圈和鞍线圈的磁场分布进行了分析,结果表明,该模块能够产生三维匀强磁场,符合驱动无线胶囊内窥镜在体内运动的要求,并且结构简单紧凑,可控性高,有利于提高检测效率。     

外磁场对罗氏线圈的影响分析及验证方法

针对实际电流互感器工作环境,不存在均匀的外界磁场,提出一种分析外界非均匀磁场对罗氏线圈的干扰的新方法.根据相邻电力线在线圈远近两侧产生的感应磁场方向,将其分成两部分,分别分析,并求出产生总的感应电动势恒为零.从而得出在罗氏线圈截面积和匝数密度均匀的条件下,非均匀磁场不会对罗氏线圈产生干扰.针对于干扰情况文中提出两种改进...