工频非正弦交变大电流的测量设备

教学实验中安排工频非正弦交变大电流的测量可以使学生综合性地复习一些电路与电磁场的知识。例如非正弦电流的有效值、峰值和平均值三者之间的关系不同于正弦电流三者之间关系的概念;有感电阻与无感电阻的概念;电磁感应定律与安培环路定律的应用;由受控源组成的积分电路的应用;霍尔现象与霍尔元件的应用等等。     

平行平面场中磁矢位边界方程的推证

磁矢位的边值问题是"电磁场"课程中关于恒定磁场的教学重点,也是学生普遍反映的难点。本文对平行平面场中磁矢位的边界方程,进行了证明,同时给出了该方法的应用;对比分析了利用磁矢位边界方程与安培环路定理两种方法的求解。本文解决了"电磁场"课程教学中的一个盲点,让学生建立起了平行平面场中磁矢位的边界方程与磁场强度和磁通密度边界条件的联系,对理解恒定磁场的本质大有裨益。     

光纤电流传感器原理试验样机通过鉴定

光纤测电流的基本原理是利用光纤材料的法拉第效应(熔石英的磁光效应),即处于磁场中的光纤会使在光纤中传播的偏振光发生偏振面的旋转,其旋转角度与磁场强度、磁场中光纤的长度成正比,再利用安培环路定律,即可测量长直导线中的电流。光纤电流传感器具有电绝缘性能好、抗电磁干扰能力     

基于能量守恒定律的载流体内自感分析

本文针对载流体内自感的计算,给出了严格的分析和推证.分析结果表明:载流体内磁链的物理本质正是能量守恒定律在电磁场领域的集中表现.本文将连续电流情形下载流体的内自感、磁场能量以及法拉第电磁感应定律的本质紧密相连,解决了“电磁场”课程教学中的一个难题,也对正确理解内磁链和内磁通的本质,提高理论素养大有裨益.     

21世纪待开拓的THz新频段(上)

十九世纪是电学和光学的启蒙时代,英国物理学家J.C.马克斯威尔在1864年在前人的研究基础上,归纳和修正成四个描述电场和磁场特性的方程式,它们分别是:电荷产生电场的高斯定律,磁偶极子的实验验证,电流和电场变化产生磁场的安培-马克斯威尔定律,以及磁场变化产生电场的法拉第感应定律.     

低频脉冲磁场中磁屏蔽体磁饱和效应的试验研究

针对磁屏蔽体在低频脉冲磁场环境中可能存在的磁饱和问题,利用试验方法开展了磁饱和效应研究,证实了常规工程屏蔽体可在低频脉冲磁场环境中达到磁饱和状态,并通过观测屏蔽效能的变化获得了磁饱和规律,同时分析了磁饱和效应对屏蔽效能的影响及其与屏蔽体的材料磁导率、壳体厚度、外形尺寸等参数的关系.研究表明：磁屏蔽体屏蔽效能在磁饱和效应影响下,呈现出明显的动态变化特点,具有与屏蔽壳体磁导率类似的变化趋势;壳体厚度2 mm以内、长宽高为2 m×2 m×2 m左右的屏蔽体在上升时间为300μs、持续时间为1.2 ms的磁场环境中,达到磁饱和状态的磁化场强度约为10 mT,其磁饱和难易程度与磁导率及外形尺寸负相关,与壳体厚度正相关.试验研究结果与理论分析结论一致,可为磁屏蔽体的科学合理设计提供参考,具有较高的工程应用价值.     

电磁辐射与感应电流的关系

电磁辐射会在金属表面感生电荷，会在屏蔽不良的导弹连接器内感应出电流，对电爆武器的安全构成危险。文章通过理论分析和试验数据，对感应电流与电磁场幅度及环路阻抗的关系进行了探讨。     

静磁场任意分布电流的镜像源研究

"电磁场"教材给出了静磁场平行交界面无限长直载流导线的镜像结果.本文利用矢量磁位研究任意分布电流静磁场平面镜像问题,发现交界面衔接条件只能确定镜像场源的水平分量,而垂直分量需要根据电流连续性原理确定,并且垂直和平行于交界面电流密度分量的镜像结果不同,研究结果有助于学生对空间分布电流密度磁介质平面镜像方法的完整理解.     

低频高性能屏蔽装置的设计

为了合理评估磁屏蔽体对低频磁场的屏蔽效果,设计了一种磁屏蔽体并提出一种屏蔽方案,计算静磁场与交变磁场共同影响下,其屏蔽装置对其屏蔽性能的影响,并通过实验来论证该屏蔽体和设计方案在实践中的应用可行性。实验结果表明,设计的电磁屏蔽室,室内静磁场B≤200 n T,50 Hz交流磁场干扰<0.10μT;大于100 k Hz交流磁场屏蔽系数S≥1 000;满足磁传感器系统等相关仪器的实用要求,为实践屏蔽室屏效验收提供理论依据。     

平面板屏蔽的复杂性

在最近五年左右,由于当前电子产品对成本和尺寸提出的限制,可以看出,平面板屏蔽的使用在增加。在过去,“屏蔽效能”通常是指对一组均匀的远方电磁场电磁辐射或能量的屏蔽能力。 然而现在仅仅抛出一个数字不再是足够的了,必须对其附带充分的条件,并且对具体的应用也要充分理解。 屏蔽效能（shielding effectiveness,S.E.）最常见的定义是: S.E.=20 log（Ea/Ei）=20 log（Ha/Hi）,其中Ei、Hi分别是入射电磁场的电场分量和磁场分量;而Ea、Ha分别是屏蔽板对面的衰减电磁场的电场分量和磁场分量。 遗憾的是,只有当入射的和衰减的电磁场既是在远处电磁场中测定的均匀平面波,又要求屏蔽板在所有方向上都有无限大的面积时,这个等式才是正确的。远处电磁场的本质是这样一种情形,     

扇形分裂漏CMOS磁敏传感器集成电路

介绍了扇形分裂漏磁敏传感器集成电路的设计,并由0．6μm CMOS工艺实现。该集成电路以扇形分裂漏磁敏MOS管作为磁敏传感单元,并包含两次工作模式的开关阵列预处理电路、相关二次取样电路(CDS)和数字控制电路。该传感器集成电路实现了测量磁场的功能,并实现了在屏蔽磁场的工作模式下对噪声信号进行校正的功能,有效地消除了磁敏传感器及其信号处理电路的噪声影响。在工作频率为10 kHz时,磁敏传感器的灵敏度为2．62 V/T。     

外磁路涡流对铁氧体开关响应时间的影响

从开关电路和响应磁场2个方面对涡流的影响进行了研究.以激励线圈等效阻抗的变化,得出涡流效应对外磁路开关电路响应时间的影响;在响应磁场方面,以典型模的方式,应用安培定律、楞次定律、电磁感应方程,以数学推导得出典型模涡流对响应磁场的影响,以此得出涡流对外磁路开关响应时间的影响因素及其量级大小.通过具体产品的设计验证,证明了结论的正确.     

小型化宽带磁场探头仿真与设计

提出了一种近场磁场探头,可用于集成电路电磁辐射发射测量,对电子设备中的辐射源定位。探头采用四层印刷电路板设计,介质材料采用高性能、低损耗的Rogers 4350B 材料,确保结构简单和小型化。多层板结构可以有效屏蔽外部空间中的电场耦合。通过使用过孔栅栏和同轴过孔结构实现良好的阻抗匹配,并且提高工作频率。同时,屏蔽过孔能够形成屏蔽腔,有效抑制谐振,提高电场抑制性能。采用HFSS 仿真软件得到磁场探头的性能参数,并进行实物加工。实验结果表明,探头工作频带可达到12 GHz,空间分辨率为2 mm,有良好的电场抑制度,仿真与实测结果吻合良好。     

Review of Circuit Approach to Calculate Shielding Effectiveness

The shielding effectiveness of an enclosure at low frequencies can be readily computed using a circuit approach. Not only does this technique include the effects of the properties of the shield material, but it also includes the details of the geometry of the enclosure. Furthermore, this approach allows a nonempirical consideration of mesh enclosures and the effects of resistive seams in enclosure walls. By working with the circuit analogue, penetration by transient fields can also be computed. Essentially the enclosure is viewed as an antenna. In the case of magnetic shielding effectiveness, the enclosure is viewed as a short circuited loop antenna. In the case of electric field penetration, the enclosure is viewed as a fat electric dipole. Using this characterization and exact solutions where available, the current distribution on the outside of the enclosure is first determined. Then, based on the current distribution, the penetrating fields are computed. The equations are developed in such a way as to preserve a lumped circuit analogue for the low-frequency region. The basic circuit equations for magnetic field penetration are rederived from a rigorous solution. Rules to estimate the rise-time, fall-time, and peak magnitudes of transient penetrating fields are developed. The electric shielding effectiveness is developed in a similar manner. In both cases the results of the circuit approach agree well with those based on rigorous solutions of the electromagnetic boundary conditions. The results also agree with published experimental data on both large and small enclosures.     

一种新型径向磁浮轴承结构设计与磁场计算

在传统径向电磁轴承中,由于各电磁铁之间磁路相通而使磁场存在相互耦合,这将影响转轴的控制精度和动态响应,为此,提出一种新型的磁铁结构,解决了磁路耦合问题,并缩短了磁路长度.此外,当转子旋转时,磁场极性变化将使转子中产生涡流,此涡流将改变电磁轴承气隙回路中的磁场.利用ANSYS有限元分析软件,以实验样机系统为例,进行了相应的分析和计算.结果表明,随着转速的增加,涡流场将向磁极的后缘和表面集中,电磁吸力减小,而磁阻力增加.实际应用中应尽量选择相对磁导率较大而电导率较小的转子材料.     

Geometrical Effects on Shielding Effectiveness at Low Frequencies

A frequent approach to computing the magnetic shielding effectiveness of enclosures is to consider the effect of a plane wave impinging on a sheet of infinite extent. This permits an analysis based on a transmissionline characterization. However, when the wavelength is large compared to the dimensions of the enclosure, other analytical approaches provide better results. It has been shown that the current distribution on a box-like object scattering in the Rayleigh region tends to concentrate at the edges and corners of the box. This leads to concentrations of the magnetic field in the vicinity of edges and corners both inside and outside the enclosure. Since the effects of the current concentrations are localized, the magnetic shielding problem can be simplified by assuming a uniform current distribution on the exterior of the enclosure. Under this assumption the socalled ?circuit approach? can be applied. The box-like enclosure is characterized as a series of shorted turns which shield a sensor within the enclosure. Based on the geometry, the mutual and leakage impedances between the source and sensor are used to compute the magnetic shielding effectiveness. This approach yields valid results for shields constructed of either wire mesh or sheet metal. It can also be extended to account for degradation due to bad bonds. A comparison of results, both transient and steady state, of the circuit approach and scattering theory show close agreement for spherical enclosures.     

基于巨磁阻抗效应的微磁传感器设计与实现

介绍了非晶带产生巨磁阻抗(GMI)效应的机理,对Co基非晶带进行了磁场后退火处理,磁阻抗比得到显著提高,为179%.在此基础上设计了一种基于GMI效应的磁传感器电路,详述了各个环节的电路设计.通过优化传感器电路相关的工作参数,改善了传感器输出性能并给出了典型结果.在常温下,非晶带激励电流频率为10 MHz时得到了非晶带...     

微型轴流式血泵外磁驱动电路设计

微型轴流式血泵是目前人工心脏结构研究的热点，外磁驱动是一种新型的血泵驱动方式。文中介绍了血泵外磁驱动电路的设计方案。通过该方案能够产生双向励磁电流，可直接驱动电机以实现血泵的外磁驱动。     

异步电动机旋转磁场显示方法的改进

在“组合开关电路”的基础上,设计了低频低压三相交流电路,该电路由RC振荡电路,移相电路和功率放大电路组成,能产生1Hz到10Hz的三相正弦交流电,它所产生的旋转磁场的转速比用“组合开关电路”产生的更稳定,使用更方便,实验证明具有较高的稳定性和实用性。     

低频脉冲磁场对屏蔽体耦合特性的试验研究

低频脉冲磁场对屏蔽体的耦合效应与低频磁场自身参数、屏蔽体尺寸、材料特性及屏蔽体结构有关,作用过程比较复杂,实际耦合强度和规律应以试验研究结果确定。目前关于时变磁场的研究成果主要集中在单频磁场、快沿磁场等方面,而且效应试验研究较少。针对此种情况,文章选取钢板、纯铁板和铜板等几种常用的金属材料,制作了相应的屏蔽体缩比模型,利用低频脉冲磁场模拟试验系统研究了两者的耦合规律,分析了电磁参数等因素对耦合特性的影响,在一定程度上弥补了目前研究成果的不足。