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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

基于矩阵式线圈的感应式磁声磁粒子浓度成像研究（英文）

感应式磁声磁粒子浓度成像（MACT-MI）是一种基于磁声耦合效应的磁性纳米粒子（MNPs）浓度成像新方法,为降低激励源幅值,产生更加稳定的声压信号,该文提出一种基于矩阵式线圈的磁声磁粒子浓度成像系统,采用天牛须-鱼群优化算法对矩阵式线圈进行优化设计,根据优化结果采用多物理场仿真软件COMSOL对MACT-MI的物理过程进行求解,并将结果与Maxwell线圈进行对比,同时基于实际生物组织环境中的MNPs分布,构建浓度渐变模型,得到了成像区域的磁力、声压分布。结果表明,该文设计的矩阵式线圈能在较小的激励下产生大小相等且分布更为均匀的梯度磁场,从而产生更为稳定的声压信号;根据所构建的浓度渐变模型,MNPs所受磁力和声压波形宽度均与渐变区域宽度成正比,声压峰值与渐变区域的浓度梯度成正比。研究结果可为成像装备的设计以及MACT-MI的后续实验乃至临床应用提供研究基础。     

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。     

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。     

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。     

永磁材料磁性能测量方法比较及建议

永磁材料广泛应用于各个领域,永磁材料的磁性能检测是材料开发和应用中的一个重要课题。根据材料类型、磁性能、磁体形状等的不同,永磁材料磁性能有多种测试方法:闭路测量、脉冲磁场条件下开路测量、整体磁瓦直接测量、极面嵌入线圈无损测量以及采用亥姆霍兹线圈对稀土永磁材料磁性能测量,对五种测量方法进行了综合比较和分析,从实践的角度对现有的检测方法提出一些扩展方法和改进建议。     

基于LabVIEW平台和GPIB接口的GMR效应测量系统

介绍了薄膜磁电阻率的自动测试方法.试验中采用了带GPIB接口的电源提供通过薄膜的稳恒电流,用带GPIB接口的纳伏表测量薄膜上的电压降,而作用于薄膜的磁场则通过带GPIB接口的可编程直流电源提供给亥姆霍兹线圈的电流大小来控制.通过LabVIEW平台控制可编程直流源可以控制磁场的变化快慢和幅度,同时利用该平台中的X-Y波形记录控件实时地显示磁场与电阻率变化的曲线.通过对一个已知磁电阻率的样品进行测量,表明结果正确,具有较好的重复性,较高的精度,符合测量要求.     

一种便携式消磁设备误差测试仪的研制

介绍了一种基于模块化思想的消磁设备误差测试仪,用于实现某型消磁设备的综合性能测试。该系统由三维亥姆霍兹线圈驱动电路、多通道信号采集和信号源3个主要模块组成。设计了基于自动控制原理的三维亥姆霍兹线圈驱动电路模块;通过滤波放大电路、隔离电路和A/D转换技术实现多通道微弱信号精确采集以及通道间相互隔离;利用直接数字频率合成技术产生标准的测试信号。用户实际测试结果表明,该误差测试仪精度高,性能稳定可靠,能够满足舰船上及消磁站内对消磁设备综合性能测试的需求。     

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。     

2:17型稀土钴永磁体磁饱和度对其不可逆损失的影响

采用亥姆霍兹线圈测试不同磁饱和度及工作点(P_c)的2:17型钐钴磁体温度老化前后的磁通,计算经温度老化后的不可逆损失,探讨了老化温度、永磁体磁饱和度及P_c对其不可逆损失的影响。结果表明,永磁体的不可逆损失随老化温度的升高、磁体磁饱和度的降低及P_c的降低而变大。不可逆损失绝对值小于1%时,老化温度为200℃,P_c=0.27的磁体磁饱和度需要超过53.6%,而P_c=1.78仅需超过31.5%,老化温度为300℃,P_c=0.27的磁体的磁饱和度需要超过88.6%,而P_c=1.78的磁体仅需超过68.1%。     

雷电低频磁场探测天线关键参数敏感性分析

为了探究设计参数对雷电低频磁场探测天线的影响,设计了雷电低频磁场探测天线,首先使用LCR-分析仪测试不同参数下天线的静态参数,而后基于亥姆霍兹线圈试验平台对天线的接收性能进行敏感性试验.首先分析了天线长度、丝包线股数和磁棒直径对天线静态参数(电阻、电容和电感)的影响.而后结合天线的静态参数,分析了不同参数对天线频响曲线...     

产生匀强磁场的球状线圈设计

根据Biot-Savart定律和磁场叠加原理,提出了一种产生匀强磁场的三维正交球状反馈线圈系统的设计方法.为分析该系统内部的磁场分布,建立了球状线圈内磁场分布的数学模型,并讨论了其磁场分布、分布均匀度与线圈匝数,线圈间距和有关参数之间的关系.分析结果表明球状线圈能在较小的几何尺度内产生较大范围的均匀磁场,可根据磁传感器几何尺寸和对匀强磁场均匀度的需求,利用此设计方法确定球状线圈的线圈匝数和线圈间距等绕制参数,实现磁传感器的磁场反馈.     

工频磁场高精度均匀区域计算与测试

为校验磁场测量仪器的准确性 ,分析了四重平行正方形线圈产生磁场的均匀性 ,仿真出线圈范围内空间的磁感应强度 ,给出 0 .95准确度下磁场在以线圈几何中心为原点 ,xyz三维方向各 75 %范围内是均匀的 ,实测与计算结果相近。