由舰船垂向分量磁场获得其三分量磁场的研究

三分量测磁仪使用不便,且造价较高,因此提出一种改进的磁场推算法.该法仅用舰船下方某平面上少量测量点的垂向磁场即可算出测量面下方所需场点的舰船三分量磁场.从理论上证明了该方法的可行性,建立了磁场推算的数学模型,在此基础上进行了船模实验.实验证明该算法可行,具有较高的推算精度,且算法直观,编程简单,计算速度快,可以方便地应用于工程实际,对舰船磁防护的研究具有重要价值.     

舰船固定磁性分解方法研究

针对消磁界中固定磁性分解的难题,提出了一种等效磁源拟合的方法.首先通过对磁源磁场垂向分量总和曲线的分析归纳出磁偶极子描述舰船磁场的先验知识,然后利用此先验知识确定拟合磁场所用磁源的数量及位置范围,并对磁源磁矩范围进行估计,最后以此作为约束条件利用遗传算法解算出磁源的参数,从而可以计算出舰船的固定磁场分量.仿真计算和船模试验的结果表明该方法能够比较好地搜索到磁偶极子的最佳组合方式及其位置和磁矩,可以用于舰船固定磁性的分解.     

船舶水下被动磁性定位研究

分析了一种对水面及水下铁磁物体的水下被动磁性定位技术,首先,建立船舶的旋转椭球体和磁偶极子模型,采用2个或以上的磁场传感器,采集目标通过时的磁场数据。在已知传感器间距时,解算模型,可得到传感器与的目标的空间位置。适用于合作目标和非合作目标。该技术综合磁性船模磁场数据以及实船的海上测量数据对目标进行定位计算,定位精度优于水声被动定位法,结果稳定可靠。该技术已成功应用于一种海上机动舰船物理场测量系统中。     

矩形永磁体三维磁场空间分布

针对矩形永磁体的静磁分布问题,测量了矩形磁体空间的磁场分布,分析了三维磁场分布形态,得到了单磁体磁化方向分量以及磁化方向的垂直方向分量沿不同坐标轴的量值分布.并且得出了相斥双磁体磁场及相吸双磁体磁场各分量的空间分布形态及分布特征,验证了磁场空间矢量叠加的性质.     

3 kA钕电解槽磁场的研究

采用划分若干电流元的方法对3kA钕电解槽磁场进行了研究，结果表明，该电解槽磁场只存在圆周方向分量，轴向和径向分量均为零，磁场主要由电极电流产生，熔体电流的作用不大，该电解槽电极之间的磁感应强度最大，电极以外的区，由于阳极筒的屏蔽作用，磁感应强度显著减弱，已接近于零，这说明，在周期小磁场强度下，不考虑铁磁物质（槽壳）对磁场的影响是完全可行的。     

考虑螺距时有限长超导螺线管电流磁场的分布

应用数值模拟方法，分析了疏松型超导螺线管电流轴线外的磁场与螺距、长宽比、管内位置的变化关系。计算结果表明，当螺距较大时，其磁场分布与密绕螺线管电流的磁场（均匀磁场）分布相差很大，磁场在空间各个方向都有分量，螺距越大，长宽比越小，垂直于轴线方向的磁场分量越大；但当螺距较小，长宽比较大或距螺线管中心较近处，磁场几乎与密绕螺线管电流产生的磁场相当，可用密绕螺线管电流轴线上磁场的简单公式来近似。     

船舶磁场的面磁荷建模方法及稳定性分析

为提高等效面磁荷磁场推算模型的稳定性及实用性,从其系数矩阵出发进行了稳定性分析研究,提出了面磁荷参数优化选择方法及测量点优化分布方案.为进一步抑制测量误差对推算结果的影响,应用Tikhonov正则化方法对反演模型进行了求解,基于上述方法从总体上改善了面磁荷磁场推算模型的稳定性.设计了两型船模磁场测量实验来检验其有效性.结果表明,船模磁场推算值与测量值吻合较好、稳定性高,可应用于实际工程.     

偶极子参数优化在高精度磁性舰船建模中的应用

建立磁性舰船的磁偶极子阵列和椭球体混合模型时,磁偶极子的位置分布及其磁矩会对模型的稳定性和精度产生影响。在分析模型系数矩阵条件数对模型稳定性的影响并建立了条件数的优化目标函数基础上,提出了使用动态改变惯性权重的弹性粒子群优化算法优化该目标函数并得到偶极子的最佳分布位置。通过逐步回归方法优化了磁偶极子的磁矩参数以提高模型精度。最后使用磁性舰船模型的磁场测量数据进行建模和换算,换算和统计结果表明:经过优化后的模型提高了原有模型的精度和稳定性。     

基于椭球约束的载体三维磁场补偿方法

在地磁导航中磁传感器会受到载体自身磁场的影响,为了提高磁场测量精度,需要对观测数据的载体磁场干扰进行精确补偿。在分析载体固有磁场和感应磁场数学模型的基础上,根据椭圆假设磁补偿方法的思路,提出了一种载体三维磁场干扰的补偿方法,并在椭球假设的基础上提出了载体磁场干扰补偿参数求解方法。该方法将载体磁场干扰补偿方法从二维拓展到三维,解除了载体二维运动姿态的限制。实验验证表明:该方法可以有效实现载体自身三维磁场干扰的补偿,从而提高地磁场的测量精度。     

基于光泵磁探仪的高精度弱磁探测系统设计

舰船磁场信号空间衰减快,且易被近场环境磁场干扰,这就要求有更高精度的微弱磁场探测系统。本文基于自振荡离散波束铯蒸气型CS-133光泵探头,设计了一款高精度的磁场探测系统,对系统的信号处理电路进行了设计和研究,并对光泵探头的探测原理和参数进行了分析和计算。测试表明,本系统具有高精度的磁场分辨率和较好的远场微弱磁信号检测能力。     

一种求解涡旋电场的方法

变化磁场激发的电场称为涡旋电场.一般用麦克斯韦方程的方法来求解涡旋电场比较复杂,而且难于建立物理模型,容易转到纯数学化.本文类比静电场的叠加原理,阐述了一种用磁场元激发的电场叠加来求解涡旋电场.此方法简便、形像、突出了物理思想和物理模型,有利于教学和学生的接收.     

基于磁机械效应的铁磁材料漏磁检测数值模拟

为更准确地描述材料的非线性磁机械耦合效应，以非线性磁致伸缩应变方程、有效场理论和能量平衡方程等为基础提出新的磁弹性耦合模型与变刚度模型，分析了铁磁材料的磁机械效应和变刚度效应，并利用数值分析软件将非线性磁化模型的理论结果与仿真过程进行耦合。结果表明，仿真得到的缺陷泄漏场分布与已有研究结果一致，验证了所提出模型与仿真方法的可行性和准确性。分析了应力、缺陷尺寸和缺陷位置对表面磁场的影响，结果表明：在拉伸载荷作用下，试样表面法向磁场信号呈类S形曲线，切向信号呈类锥形曲线，其极值均随载荷增加先减小后增大；试样存在缺陷时，不同采集路径上获取的信号存在很大差异，缺陷边缘路径上的漏磁场峰值与缺陷长度呈负相关，而峰值距离和跨度却相反，在远离缺陷的采集路线上，漏磁场信号的峰值和跨度均与缺陷长度呈正相关。     

基于磁流体与长周期光纤光栅的磁场传感研究

长周期光纤光栅是一种新型的无源光纤器件,对外界折射率敏感的特性使其可作为一种理想的光纤敏感元件。而磁流体具有明显的磁光效应,即具有在外界磁场作用下其折射率发生改变的特性。将磁流体与长周期光纤光栅相结合作为传感探头,提出了一种全新的磁场测量方法,并对其进行了深入的理论分析和初步的实验验证。实验结果表明,所提出的基于磁流体与长周期光纤光栅的磁场传感方法可以用于磁场和电流的测量。     

边光滑有限元-边界元耦合法计算二维瞬态涡流场

为了提高二维瞬态涡流场的计算精度与速度,结合边光滑有限元法计算精度高和边界元法占用计算机内存少的优点,提出一种基于边光滑有限元法——边界元法相结合的混合算法(ES-FEM-BEM)来计算二维瞬态涡流场.在相同网格划分密度下,相较于传统的有限元-边界元耦合算法(FEM-BEM)而言,该混合算法具有明显提高计算精度的优点.同时建立了二维脉冲线圈-铝板模型,并对铝板表面的磁场强度进行计算.结果表明:在网格划分密度相同的情况,ES-FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差只有3.4%,而FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差达到31.8%.基于边光滑有限元法和边界元法耦合的混合算法,可为瞬态开域涡流场分析提供重要的参考依据.     

电力变压器铁心磁场的有限元数值计算

应用电磁场数值计算的理论与方法，结合五柱铁心的结构特点，推导出磁场数值计算模型，用FOR－TRAN语言编制出计算程序，并对五柱平轭式铁心结构进行实例计算，计算结果验证了分析方法的正确性和实用价值。     

一种快速载体磁场补偿方法研究

在地磁导航应用中,地磁场的测量不可避免地会受到载体磁场的影响,降低了地磁导航的精度,因此必须对地磁测量数据中的载体磁场实时快速进行补偿.在详细分析载体上硬铁材料、软铁材料产生磁场在载体运动过程中的特性的基础上,提出了一种快速载体磁场标定及补偿方法.该方法本质上是将载体磁场补偿问题转化为椭圆拟合问题,利用带椭圆约束的最小二乘拟合方法对多于6个航向的捷联式三轴磁传感器测量数据进行椭圆拟合,进而实现载体磁场的快速标定和补偿.通过仿真试验表明,该方法具有简单快速,易于实现的特点,可以达到与磁传感器等精度的补偿效果,且在低信噪比情况下具有较强的鲁棒性.     

潜油永磁直线电机单边磁拉力分析与计算

针对圆筒形永磁直线电机的偏心带来极大单边磁拉力、导致动定子之间的摩擦力高达数千牛顿的问题,建立了圆筒形永磁直线电机模型,分析了圆筒形永磁直线电机的结构特点与电机单边磁拉力产生的原因.采用磁路法分析电机偏心时的气隙磁场,利用麦克斯韦张量定理推导出空载下圆筒形永磁直线电机的结构参数和偏心参数与单边磁拉力的关系,并根据推导结果计算出电机单边磁拉力.结果表明,该解析方法具有一定的正确性和准确性.     

任意形状螺线管磁场的研究

导出了任意形状通电螺线管所产生的磁场在空间的分布情况，并讨论了螺线管在仪器设备中的普遍应用，给出了这类仪器设计中磁场计算的可靠模型     

基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

受外界扰动和流速分布的影响,电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题,改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一.本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高,首先在研究权重函数优化原理的基础上,通过分析了正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路;其次,基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型,确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数,并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布,证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势;最后搭建实验平台,进行磁场测试实验和流体测试实验进行验证.磁场测试结果表明,正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063mT左右,总体磁感应强度波动范围在0.11mT以内,说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性;流体测试结果表明,当流量在0.743m/s-2.582m/s时,单点相对示值误差最大仅为0.950%,系统重复性误差在1.034%以下,经过优化后的系统提升了测量精度,对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义.