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。     

基于矩形亥姆霍兹线圈的大均匀区改进型三维磁场发生器设计与特性

为了克服传统磁场发生器空间利用率低的缺陷,提出了改进的三维磁场发生器,具有结构紧凑、更大的均匀区。相比传统的亥姆霍兹线圈,每个维度引入了一双辅助线圈。要设计这紧凑场发生器,五个模型参数需要根据用户的要求对均匀性进行优化。最后,研发了一台磁场发生器,用于测试新型线圈的性能以验证其设计方法。实验结果表明,测试的磁场结果与设计值吻合得很好,最大的设计偏差仅为0.12%。更重要的是,产生相同体积的均匀区,这种磁场发生器的体积仅为传统亥姆霍兹线圈的1/13.6。     

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。     

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。     

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.     

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．     

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。     

亥姆霍兹线圈在永磁测量中的应用

简要叙述了亥姆霍兹线圈的结构,介绍了利用亥姆霍兹线圈和磁通表测量样品磁矩和不同温度下的平均可逆温度系数的原理和方法.     

磁场梯度线线圈的设计

本文指出磁场梯度线圈设计中的常见错误，并列出正确的设计步骤。以双绕组（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ）线圈为例，得到梯度线圈的尺寸条件为，它完全不同于均匀磁场线圈的尺寸条件Ｌ＝Ｒ；磁场表达式为。类似的设计思想及步骤可用于其它多绕组线圈系统。     

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.     

磁场梯度线圈的设计

本文指出磁场梯度线圈设计中的常见错误，并列出正确的设计步骤。以双绕组线圈为例，得到梯度线圈的尺寸条件为Ｌ＝√３Ｒ，它完全不同于均匀磁场线圈的尺寸条件Ｌ＝Ｒ；磁场表达式为Ｂｘ＝４８√３／４９√２μ０Ｗｘ／Ｒ＾２。类似的设计思想及步骤可用于其它多绕组线圈系统。     

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。     

修正矢量磁位边值问题的新表达式

根据时谐形式的麦克斯韦方程组，导出了均匀媒质中修正矢量磁位Ａ￣＊的散度表达式。在此基础上，建立了非齐次亥姆霍兹方程的Ａ￣＊边值问题，并证明了Ａ￣＊解答的唯一性，最后以有显式解的涡流场为例验证了本文建立的边值问题的正确性。     

利用亥姆霍兹线圈测定永磁体的Pc值

介绍了利用亥姆霍兹线圈测定永磁体Ｐｃ值的原理和方法。     

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.     

超导MRI柱面梯度线圈的目标场设计方法

采用目标场方法设计了一组超导核磁共振成像系统梯度线圈.该梯度线圈固定在半径为0.8 m、长3m的圆柱形骨架上,目标区域位于该圆柱中心,半径为0.2 m,梯度场强为40 mT/m.在该方法中,电流密度在柱坐标系下被分解为三角级数之和,接着通过Biot-Savart定律求出轴向磁场强度表达式,再通过基于目标场的Tikhonov正则化算法把待定三角系数的求解问题转化成线性方程组的求解,并通过流函数技术得到线圈的实际绕线分布,最后进行磁场偏差分析,分析结果表明,所设计线圈的磁场偏差远远小于通常所要求的5％.此外,该方法不仅适用于柱面梯度线圈设计,对于超导磁共振成像系统的有源匀场线圈设计也同样适用.     

基于赫姆霍兹线圈LCC-S型多负载无线电能传输系统的研究

针对多负载无线电能传输系统存在负载之间功率分配不均及取放负载时对其他负载有影响的问题,提出了基于赫姆霍兹线圈LCC-S型多负载无线电能传输系统。首先,利用电路互感模型对该系统进行了建模分析,推导出了流过发射线圈的电流、输出电压及效率的表达式,研究了工作频率和负载个数对效率的影响,该系统还具有恒压输出的特性。其次,为了使发射线圈产生的磁场更加均匀,发射线圈采用赫姆霍兹线圈,利用有限元仿真软件设计了两种赫姆霍兹线圈,这两种赫姆霍兹线圈在轴中心附近的较大范围内产生均匀的磁场。最后通过仿真验证了理论分析的正确性。     

同步感应线圈炮内磁场及涡流场的有限元分析

为了研究感应线圈炮内磁场及涡流场的分布,根据单级实心电枢同步感应线圈炮的结构模型,基于矢量磁位和标量电位相结合的方法建立了其导体区域涡流场的数学模型。对套箍和炮管非导体区域、气隙区域分别采用矢量磁位、标量磁位来描述磁场。在电枢区域涡流场的控制方程中,考虑了电枢运动效应和位移电流效应的影响;在驱动线圈区域涡流场的控制方程中,考虑了位移电流效应的影响。采用Ansoft有限元分析软件对单级实心电枢同步感应线圈炮内的涡流场分布情况进行了仿真研究。仿真结果表明:单级实心电枢同步感应线圈炮内的磁场在电枢尾部发生明显畸变,电枢内的涡流主要分布在电枢的外表面和尾部,其方向与驱动电流的方向相反。这些工作体现了单级实心电枢同步感应线圈炮实际工作过程中磁场、涡流场以及能量损耗的分布规律,为感应线圈炮的优化设计提供了参考依据。