任意空间位置线圈的互感计算方法

磁耦合谐振式无线电能传输技术通过空间分离线圈之间的电磁耦合实现电能的无线传递,耦合线圈尺寸的不同和相对位置的变化会引起线圈间的互感变化,继而影响无线电能传输系统的特性。以常见的矩形截面空心线圈为分析对象,对任意空间位置线圈间互感的计算方法进行研究,通过纽曼公式和细分求和法推导了互感的理论计算公式,为静态和动态无线电能传输系统的设计提供支持。在耦合线圈具有不同轴向距离、径向偏距及旋转角度等空间位置情况下,公式编程计算和实验测量结果都具有一致性,证明了计算方法的正确性。     

各种螺旋式线圈换位软件设计

用磁场数值计算方法计算螺旋式线圈在实际漏磁场分布下的环流损耗时，需要确定导线的位置。本文通过对各种螺旋式线圈换位过程的深入研究，建立了数学模型。用计算机软件实现了线圈具有任意匝数、任意并绕根数、任意改变换位间时的换位计算。为螺旋式线圈环流损耗的优化计算及寻找最佳换位方式奠定了基础。     

双中继和三中继线圈位置参数对无线电能传输功率的影响

提出使用带多个中继线圈的电磁谐振式无线电能传输技术来解决智能电网中高压侧电子设备的供电可靠性和稳定性问题。建立了多中继线圈无线电能传输的理论模型,给出了线圈互感、负载功率和传输效率的计算方法,对双中继和三中继情况下线圈间距变化时的负载功率和传输效率及总距离一定时中继线圈位置的变化对传输功率的影响进行了仿真计算,得到了负载功率最大时的线圈位置和对应的传输效率,并进行了实验验证。结果表明,双中继和三中继时,中继线圈能够大大提高传输的功率、效率和距离;负载功率最大时,中继线圈位置并非等距排列,对不同参数的系统需要进行仿真计算和实验来确定中继线圈的最佳位置。     

计及互感参数的串联-并联型无线电能系统传输特性

无线电能传输系统中能量收发线圈的位置变化直接影响系统的传输特性。本文建立串联-并联(SP)型电磁耦合谐振式无线电能传输系统平台,从电磁场角度出发,分析线圈空间位置与传输系统电感参数的关系,并推导计及线圈空间位置的电感参数计算方法以研究系统的传输特性。通过仿真模拟线圈位移、偏转等条件下系统的运行情况,归纳互感参数与系统传输功率/效率的变化规律和内在联系。搭建实验平台,通过对比实验数据和仿真结果,验证了所提方法的正确性,为无线输电的优化设计提供参考。     

线圈位置对磁阻式旋转变压器精度影响的仿真与实验研究

磁阻式旋转变压器是一种基于磁阻变化原理的角度位置传感器,激磁线圈和信号线圈的空间位置对磁阻式旋转变压器的精度有直接影响.采用Flux二维场计算软件,对线圈位置的不对称性对旋转变压器的影响进行了有限元仿真分析,并通过实验测试证明了分析的正确性,该结论对工程实际具有一定的指导作用.     

同步感应线圈炮最佳触发放电位置仿真研究

以驱动线圈与弹丸触发放电时的中心距为变量，以弹丸所能达到的最大速度为目标函数，采用轴对称线圈磁场的数值计算方法和微分方程的前向差分法，对三级同步感应线圈炮进行了仿真研究。研究结果表明，对于给定的同步感应线圈炮，存在一组最佳的触发放电位置能使弹丸的速度达到最大。仿真计算得出了这些最佳触发放电位置。     

无线电能传输系统带磁屏蔽任意位置矩形线圈的互感计算

互感是无线电能传输系统的一个关键参数,在电动汽车线圈耦合机构中添加磁屏蔽材料,可以有效减少磁泄漏,增强线圈之间的互感。目前还没有方法计算带磁屏蔽任意位置矩形线圈之间的互感。为此该文基于双傅里叶变换和麦克斯韦方程组推导了带磁屏蔽条件下的磁通密度。并在此基础上,利用空间直角坐标变换法,得到了任意相对位置两个矩形线圈的互感计算式。与传统的近似计算方法不同,所提出的方法是计算互感的解析方法,可以对线圈间互感进行精确的数值求解。最后,以两个具有多种位置变化情况的矩形螺旋线圈为例进行了模型验证,互感的理论计算值和有限元仿真结果及实验结果吻合良好,验证了所提方法的有效性。     

基于一发多收线圈阵列的频域电磁法未爆弹探测技术

为了实现未爆弹目标的高效探测及定位,开发了一种小回线激励-阵列式线圈接收的主动电磁探测系统。采用偏心结构的收发线圈配置,实现了一次场的对消。通过接收线圈阵列排布,有效地提高了系统探测效率。提出了一种基于阵列线圈响应差分比较的未爆弹目标水平位置定位方法,并实验验证了可行性。研究结果表明,探测系统对于典型环状金属柱体的探测深度达到1 m,定位方法的计算值与真值误差在3.76 cm,实现了对未爆弹目标的准确探测和定位。     

无线电能传输系统的线圈参数及耦合系数研究

磁耦合谐振无线电能传输影响系统耦合系数的主要因素是线圈参数。对于空间两线圈的互感模型,由诺依曼理论推导出发射、接收线圈间的互感系数表达式;通过建立有限元仿真模型对收发线圈进行电磁场仿真计算,针对线圈结构进行优化设计,进一步分析载流线圈的绕制结构、尺寸参数、空间位置等因素对互感耦合系数的影响。采用层绕式螺旋管结构线圈能提高传输系统耦合效率,增大发射线圈尺寸使其大于接收线圈尺寸有利于提高耦合性能。     

含金属异物的无线充电系统场域等效建模分析

无线充电系统中,电能传输遵循发射线圈和接收线圈之间的磁耦合关系。当发射线圈和接收线圈之间存在金属异物时,异物的涡流或聚磁效应将会影响无线充电系统的传输性能与运行稳定性,严重时还会危害充电安全。为了厘清不同材质金属异物对无线充电系统性能的影响机理,有效分析异物的影响规律,迫切需要一种精确的金属异物建模方法,提高金属异物的检测精度。为此,文中计及金属的材质、位置、等效面积等关键因素,提出一种金属异物场域等效建模方法,通过构造金属异物影响下的无线充电系统耦合方程,对比得到异物引入前后发射线圈电流和接收线圈电流间的相位差表达式。在此基础上,进一步提出了铁磁性金属与非铁磁性金属的等效线圈模型及其参数配置方法,可精确得到金属异物介入条件下的电流相位差值。最终通过仿真与实验验证了建模方法的准确性与有效性,为无线充电系统中引入金属异物的特性分析与在线检测提供了一种新思路。     

无线电能传输系统金属异物检测方法研究

无线电能传输系统在工作过程中,线圈间存在混入金属异物的情况,金属的涡流效应会产生涡流损耗并导致升温,具有较大的安全隐患。产生的涡流损耗使得初级线圈的等效输入阻抗增大,而磁性金属较高的磁导率具有增强涡流损耗的作用。在有限元仿真中得出了金属异物在垂直移动、水平移动及更换材料种类和体积时产生的等效输入阻抗变化规律,并进一步得出该变化使初级线圈在自由谐振下的电压衰减幅度呈现规律凹形,与无异物时有明显差异。最后通过实验装置测试不同参数下的金属异物衰减曲线,提出了一种基于LC自由谐振状态下的金属异物检测方法。所提方法结合发射端自身的结构特征,实现对金属异物的识别,无检测盲区,准确度较高。     

Linear microstrip surface coil for MR imaging of the rat spinal cord at 4.7 T

A new design of RF coil based on a quasi-transverse electromagnetic field is described. The coil was developed for the acquisition of MR images of the rat spinal cord at 4.7 T. Different materials for the construction of the coil were tested, and the best results were obtained with Teflon. The design of the microstrip coil enables the investigator to change the length of the coil in a longitudinal direction and yields a relatively high signal-to-noise ratio due to the restricted field of view. Low RF field penetration depth also helps in suppressing motion artifacts generated by, e.g., breathing or heartbeats.     

电磁力反馈中磁场特性分析与线圈姿态计算

电磁力反馈技术是人机交互领域的重要研究方向。电磁力反馈技术能克服机械力反馈技术的摩擦力误差、连接积累误差、操作空间有限等问题,但是线圈的空间姿态摆放对电磁力反馈交互性能影响很大。针对该问题,采用有限元法分析线圈磁场特性并提出了一种基于交互应用需求计算线圈姿态的算法。首先,分析了线圈磁场的盲区特性、线圈的姿态对电流与磁场变化关系的影响及磁场随线圈姿态变化的规律。在此基础上,采用概率云描述了交互应用需求并提出了一种针对不同交互应用需求计算线圈姿态的方法。最后通过实验验证了该线圈姿态算法能大幅提高电磁力反馈交互性能。     

电容储能脉冲功率源中Rogowski线圈标定方法

采用电荷守恒原理研究了电容器放电下的ROGOWSKI线圈标定。针对具体电路结构提出了测量电容器中电荷转移量的标定方法,分析了包括电容值测量误差、电阻分压器测量误差、ROGOWSKI线圈测量通道误差等影响标定误差的主要因素。实验比对结果表明新标定法准确度较高。     

带自动调节分接开关消弧线圈的系统分析

对经消弧线圈接地的系统模型进行了分析 ,讨论了消弧线圈对不接地系统中性点位移电压的影响 ,以及单相接地故障时故障回路和非故障回路零序电流的计算方法。同时 ,对通过分接开关的有载调节进行导线对地电容的测算 ,以及协助进行故障相选线的设计思路进行了探讨     

开放式磁共振系统中梯度磁场的快速计算方法

梯度线圈是磁共振系统的核心部件之一,其产生的梯度磁场是成像空间定位的物理基础。在开放式磁共振系统中,大量铁磁介质会导致实际梯度磁场偏离设计值,因此需要对实际梯度磁场进行校验。本文针对开放式磁共振的结构特点,提出了一种基于扇环形状单元的积分方程法,可以计算二维/三维模型中的梯度磁场。针对两种常见的开放式磁共振结构,通过将本文方法的计算结果与其他三种方法(直接法、镜像法和有限元法)进行对比,证明了本文方法在保证计算精度的同时,可以大幅减少计算时间,在重复计算和迭代优化中具有显著优势。实验结果证明了该算法具有良好的可靠性。     

雷电流测量用Rogowski线圈频谱特性分析

分析了Rogowski线圈微分状态下的等效电路并用非周期函数的级数展开法对雷电波的三种数学模型进行频谱分析后提出了雷电流测量用Rogowski线圈的设计原则及参数选取,对比4种线圈骨架材料的温度特性后确定纤维材料最优。仿真表明设计的线圈频谱性能好、失真度小。     

燃煤电厂可凝结颗粒物（SO3）采样方法研究

现有的可凝结颗粒物（SO₃）采样方法存在弊端,对传统的采样单元进行优化改进,以提高SO₃捕集效率。分别对几种采样方案进行了比校,包括1级垂直式与水平式冷凝盘以及冷凝盘管与异丙醇吸收法。对于烟气中SO₃的捕集效果,特制的垂直式及水平式冷凝盘效果相当,2级冷凝盘管串联效果最好,异丙醇吸收法次之,1级冷凝盘管最差。据此,提出了2级垂直式冷凝盘管（65℃恒温水浴）+80%异丙醇吸收（0℃冰浴）的最佳捕集方案,并开展现场实测。结果表明,上述3个单元均对SO₃有所捕集,第1级盘管捕集量最大,之后依次递减,第2级盘管和异丙醇吸收单元所捕集的SO₃占比为26%~40%。     

A simple method for mapping the B1 field distribution of linear RF coils

Inhomogeneity of the radio frequency (RF) field B₁ leads to intensity variations in MR images and to spatial dependence of spectral line amplitudes. In this paper, a simple method of measuring the B₁ field components of an unsegmented linear coil is described. The method is designed for the coils operating up to 20 MHz. The B₁ field distribution is replaced by the static magnetic field caused by DC current flowing through the coil. The technique involves rotating the coil 90° so that measured B₁ component is aligned with B₀ and measuring the shift of resonance frequency using a spectroscopic imaging sequence. Experimental results were in good agreement with the theoretical computations.