基于柯西面方法的EAST真空场仿真

研究真空场等离子击穿优化问题,在托卡马克等离子体放电中,合适的真空场是保证等离子体击穿的重要条件.合适的真空场是通过调节极向场线圈实现的.对于传统的一体化设计的EAST极向场系统,没有专门的补偿线圈来保证放电初期的真空场分布.为了指导极向场线圈电流的调节以获得合适的真空场分布来保证等离子体稳定击穿性能,提出一种新的基于等离子体真空区域的边界积分方程的方法来计算等离子体区域的真空场.方法在EAST上进行仿真,结果表明,在提供有足够数量的磁测量信号的情况下,改进方法能准确的对真空区域的磁场、磁通进行计算.通过将计算得出的磁场、磁通分布与实验其它一些诊断信号进行对比,表明磁场信号、磁通信号很好的吻合了实验结果,为EAST等离子放电系统优化设计提供了重要的参考.     

EAST等离子体击穿计算

关于等离子体放电优化控制问题,由于在托卡马克等离子体放电中,等离子体击穿的条件是获得合适的环电压以及尽可能大的零场区。较好的零场只有通过调节极向场线圈电流才能实现,同时EAST极向场系统采用了一体化的设计,但还没有专门的补偿线圈来控制放电初期有较好的零场,根据要求计算零场区结果应与实际实验结果相符。为解决上述问题,提出调节极向场线圈电流以获得较好的零场区,使等离子体顺利击穿。根据提出的磁通环、磁探针等测量信号,计算出了等离子体击穿的零场区、击穿前后的涡流变化及分布,并利用高速CCD记录等离子体放电的击穿过程来验证结果的准确性,取得了与实验一致的结果,为EAST正常放电提供了很好的参考价值。     

旋转磁矢量场发生器研究

为了在实验室环境下对飞行器滚转角测量装置进行调试,研究了一种旋转磁矢量场模拟试验装置;采用ANSYS软件对磁屏蔽筒的屏蔽效应及亥姆霍兹线圈的磁场分布进行了数值模拟,并采用TMS320F2809-100型DSP芯片和TIDSPBIOS实时操作系统实现矢量信号的发生;结果表明:磁屏蔽筒能有效屏蔽外界磁场,产生近似的零磁空间;亥姆霍兹线圈中心区域磁感强度为变化缓慢的均匀区,可作为被测装置的工作区;测量数据与模拟器输出信号的理论值的差值小于6%,DSP的CPU运算能力裕度大于50%;用磁屏蔽筒、亥姆霍兹线圈、矢量信号发生器可以构成用于飞行器滚转角测量的模拟实验装置。     

基于粒子群优化算法的线圈系统设计

采用磁变模拟法,模拟舰艇在海洋上航行进行旋转和摇摆,在地磁场的作用下产生的涡流磁场,来实现对舰艇涡流磁场的测量.为了更精确地模拟地球磁场,首先需要创造一个均匀度相对较高的磁场空间.基于此目标,采用粒子群优化算法,以线圈系统的均匀度为目标函数,通过迭代的方式,对线圈系统的位置参数和匝数参数进行优化计算找到最优解.依据最优解,结合实验场地的特点和实际线圈系统的搭建情况,对线圈系统产生的磁场的均匀度进行了模拟仿真,建立了一个在中心区域均匀度高于95％ 的相对均匀的磁场空间.     

舰艇磁性检测中矢量磁传感器的姿态校正

舰艇磁性检测中矢量磁传感器姿态倾斜将导致测量不准确,为此提出了一种矢量磁传感器的姿态校正方法。通过在倾斜磁传感器位置紧密放置一标准磁传感器,以标准测量值为依据采用APO算法反推得出倾斜传感器的姿态角矩阵,根据此矩阵对倾斜传感器测量值进行修正可得到较准确的舰艇磁场测量值。通过仿真和船模实验对该方法进行了验证,实验表明测量精度有了较大改善。该方法可用于工程实际,为提高舰艇磁性检测的精度提供了有益思路。     

坑道水核磁共振探测激发磁场计算与测试方法研究

提出一种测量激发场垂直于地磁场分量的测量方法：应用固定线圈电磁感应法测量激发场,应用磁通门传感器测量地磁场,通过矢量运算求解激发场垂直于地磁场的分量。制作了激发场测量装置,通过对比激发场的径向分量和轴向分量的理论计算值和实测值,验证测量装置有效性。分析固定点处激发场垂直于地磁场的分量受线圈布设方向的影响,推导出固定点处激发场垂直于地磁场的分量取最大值时线圈布设角度求解方法,为实际探测线圈布设方向提供理论指导。     

EAST托卡马克极向场系统控制器参数整定

针对EAST全超导托卡马克极向场系统中极向场线圈耦合性很强,传统的方法建立的极向场系统模型非常复杂;提出了利用根轨迹法分析系统,对每个线圈单独建模,调节控制器参数使线圈对感应参数的鲁棒性足够强,实现鲁棒解耦;托卡马克放电试验结果表明,此方法整定的控制器参数,线圈电流的控制波形可以很好地跟踪预设波形,控制精度高。     

磨粒径向分布对电感式磨粒传感器测试结果的影响

根据电感平衡原理,设计了用于磨粒在线测量的电感式磨粒传感器.分析了传感器的测试原理和磨粒通过传感器线圈时径向分布对测试结果的影响.通过计算线圈内测试面的磁场分布,提出了提高线圈测试面磁场均匀性的设计准则.建立了磨粒位置偏离线圈中心时,磨粒磁化场的磁通求解模型.模型计算结果表明,磨粒径向位置的改变,使得线圈各横截面上磁化场的磁通发生了变化.当线圈达到一定长度后,磁化场的磁链变化很小.因此在保证传感器线圈测试面磁场均匀性和线圈长度的前提下,磨粒径向分布对测试结果的影响可忽略.研究结论为分析电感式磨粒传感器测试结果一致性和优化传感器的结构设计提供了理论依据.     

电工钢片磁化曲线无损检测传感器研究

针对一种电工钢片磁化曲线无损检测传感器进行研究,该传感器利用磁通测量线圈和磁位计分别检测电工钢片特定区域的磁通和磁势,实现钢片磁化曲线的无损检测.为了实现传感器的优化设计,利用ANSYS软件对传感器进行二维和三维仿真实验.同时,通过仿真实验获得不同励磁载荷情况下磁通测 量线圈和磁位计的仿真测量值;对检测到的信号进行曲线拟合,求得被测电工钢片的基本磁化曲线.仿真实验验证了该传感器检测方案的正确性和优化设计的可行性,并为实际应用提供了根据.     

闪电脉冲磁场环境的模拟

基于基尔霍夫定律和需要模拟的闪电磁场,计算了螺线管线圈的参数,制作了一个脉冲线圈对雷电脉冲磁场进行模拟;并根据电磁感应定律绕制了一个小的探测点线圈,对脉冲线圈的磁场环境进行了测量。表明脉冲线圈内的磁场参数与理论计算基本吻合,且能够在大线圈内提供一定的均匀场环境,以对敏感器件进行电磁效应试验。     

一种简化的室内机器人电磁定位算法与系统

文章提出了一种简化的室内机器人的电磁定位算法。在定位空间内布置一个发射线圈和一个三轴接收线圈,形成电磁耦合系统。以接收线圈三轴为参考建立空间直角坐标系,并对发射线圈加载正弦电信号作为激励信号,产生交变电磁场。接收线圈感应到磁场的变化,通过测量计算感应耦合的强度特征值,确定移动目标的位置参数。本系统将三轴接收线圈固定,而将水平发射线圈置于平面移动机器人目标之上,这样可将定位算法简化。根据磁偶极子模型,提出了解析计算方法。通过仿真和实验,证明该方法能够满足室内机器人的定位要求,是可行且有效的。     

新型线圈发射器的电磁场仿真分析

电磁发射拥有许多化学发射不可比拟的优点,近年来受到各国的广泛关注。传统发射器需在线圈内部加装位置传感器,这使得线圈磁场分布不均且结构复杂。该文基于电磁感应原理,设计出了新型线圈发射器模型,该模型利用线圈外部的传感器来控制电路放电时间,克服了传统结构的缺陷。借助SIMPLORER和Maxwell仿真软件对发射器的主体电路和线圈磁场进行分析,得到了磁场中弹丸的静态和动态特性曲线。仿真结果验证了该新型发射器的作用机理,并得到了四级发射器模型的结构参数。该新型发射器可把30g弹丸加速到12.00m/s。结果表明该新型发射器结构简单、线圈内部磁场分布均匀,大大提高了模型的发射效率和系统的稳定性。     

原子磁传感器原子气室无磁控温技术

针对原子磁传感器碱金属原子气室对无磁加热的需求,解决磁力仪共振谱线信号信噪比低的问题,使用了差分对的布线方法,采用微加工膜工艺,在陶瓷基板上制备了方形纯铜材质的无磁加热线圈.使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件分析了线圈在2.2mA直流条件下产生的附加稳态磁场分布情况,结合Pro/Engineer软件构建的铜质气室固定支架及其热仿真分析结果,得到了比较理想的加热线圈固定位置.进一步分析确定了20kHz交流加热方案,最终制作完成了具有3W加热功率和0.1℃控温精度的无磁加热器.实验结果表明:该加热器瞬时磁扰动为2.24pT,满足原子气室无磁加热要求.其结果对原子磁传感器气室的设计及工作参数的优化改进具有一定的参考意义.     

电磁感应式位置传感器研究

为了实现对各种行程与定位系统进行准确的位置测量,针对电磁感应式位置传感器的电磁感应系统展开研究,在了解电磁感应系统工作原理的基础上,利用毕奥-萨伐尔定律推导出了余弦形式的激励线圈在空间某一点处所产生的磁感应强度的计算公式,并进一步通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析软件建立了电磁感应式传感器的模型,并对其进行了仿真分析.结果表明:激励线圈周围产生的磁感应强度大小成对称分布,且在距离激励线圈平面±2 mm的范围内强度较大.同时,感应线圈中电流大小成正弦规律变化,且频率与激励源频率相等.由分析结果可知,实际设计中选取传感器移动转子与激励线圈之间的距离为2 mm较为合适.     

Design and simulation of an electromagnetic balance head for electric spindle

The electromagnetic balance head is used for balancing the electric spindle. This paper analyzes the internal structure of the electromagnetic balance head and introduces the structure of the counterweight plate and the range of the balance in the moving ring.The principle of how the electromagnetic field generated by the static coil acts on the moving ring is also investigated. The model is built in Ansoft Maxwell and the excitation parameters and boundary conditions are set up. Through the analysis of the magnetic field generated by the static coil in the position of the moving ring, it is verified that the static loop coil can drive the counterweight plate.     

磁阻传感器在转速测量中的应用

介绍了一种以磁阻传感器为磁敏元件,以单片机为控制核心的高精度转速测量方法。论述了测量系统工作原理、各硬件部分功能。传感器探头由激励线圈和磁阻传感器构成,输入的电流在激励线圈周围产生交变磁场,当齿轮转动时,激励线圈的磁场发生变化,位于线圈中央的磁阻传感器将其转变成电信号,在单片机的控制下进行放大处理和显示。该转速传感器具有准确度高、测量范围宽、安装调试方便等优点。     

石英挠性加速度计中补偿环的优化设计

温度对石英挠性加速度计力矩器磁路的稳定性有着极大的影响,进而使标度因数发生变化。为了提高石英挠性加速度计的稳定性和测量精度,首先利用ANSYS有限元仿真分析磁路中气隙处的磁场分布,确定了力矩线圈最优工作位置,减少因摆片上下摆动引起的测量误差;然后对比了在-20℃~60℃时有无补偿环对工作气隙磁通密度的影响,验证了补偿环的温度补偿作用;最后结合实验数据,对温度在20℃~60℃范围内变化时补偿环的尺寸进行了优化。结果表明,在线圈最优工作位置以及补偿环适当尺寸下,工作气隙磁场的温度稳定性得到了很大提高。     

无缆微型游动机器人驱动磁场系统的研究

提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案，以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测．首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法，然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案，最后用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证．实验结果表明该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微型机器人的磁控驱动的设计要求．