基于有限元法对亥姆霍兹线圈磁场的分析

为进一步明确亥姆霍兹线圈所产生磁场的近场特性,尝试采用基于有限元方法的ANSYS软件对亥姆霍兹线圈进行分析.采用ANSYS软件对亥姆霍兹线圈建立三维实体有限元模型并进行仿真.仿真结果与Matlab语言绘制亥姆霍兹线圈磁感应强度的空间分布图相比较,结果说明ANSYS有限元模型优于Matlab语言.最后通过实验验证所建的三维亥姆霍兹线圈有限元模型的有效性和正确性,对研究亥姆霍兹线圈其他性质有一定的参考应用价值.     

亥姆霍兹线圈场均匀性的仿真研究

通过对亥姆霍兹线圈内部的均匀场进行仿真计算,直观地看到了线圈内部场的变化趋势,将结果与解析法结果对比,误差在1％左右,亥姆霍兹线圈在其轴线附近产生的磁场均匀度较好。并以r为200mm、250mm、300mm为例,仿真计算出均匀区的大小,结果表明,线圈馈人点的位置会影响均匀场对称中心的位置。     

方形亥姆霍兹线圈磁场系统均匀性分析

方形亥姆霍兹线圈用于模拟零磁场或量程范围内的任意大小和方向的磁场,其磁场均匀区与线圈结构尺寸有关。为了得到其磁场均匀区与结构尺寸的关系,构建了方形亥姆霍兹线圈的数学模型,导出了线圈内部任意点的磁感应强度矢量表达式,得出了输出电流与产生磁场大小的对应关系,利用程控恒流源和磁强计跟踪补偿动态地模拟出稳恒磁场,对系统产生的磁场的均匀区进行了测定,分析表明,理论计算与实验结果有较好的一致性。     

谐振腔中的亥姆霍兹定理及电磁场的本征函数展开问题

本文讨论了谐振腔中亥姆霍兹定理的合理形式,即谐振腔内的电场怎样分解为相互正交的电旋量场和电无旋场的形式。并由此证明:电无旋场可在L类矢量波函数上展开成一收敛的级数,而旋量场可在M和N类矢量波函数上层开成一收敛的级数。这样也就证明了L,M和N类矢量波函数,对谐振腔内的电场组成了一个完备的正交基。     

利用MATLAB模拟亥姆霍兹线圈磁场分布

文章主要讨论亥姆霍兹线圈中磁场的分布情况,通过MATLAB模拟得到磁场分布的理论图形,并与实际测得值比较进行误差分析,通过实验数据的计算比较,证明磁场满足迭加原理,通过MATLAB的编程过程进一步加深对毕奥-萨伐尔定律的理解.通过该实验的操作、数据处理、计算机模拟、画图对比等过程更好地理解电和磁的相互作用问题.     

亥姆霍兹定理在求解静电场边值问题中的应用

将电位标量场视为矢量场的一种特例,从亥姆霍兹定理出发直接导出了静电场中电位边值问题的积分解表达式,这种方法的推导过程较采用格林定理的方法更为简单明了。根据边值问题的唯一性原理,由此积分解表达式给出了第一类和第二类边界条件的积分解表达式。     

格林公式证明亥姆霍兹定理

亥姆霍兹定理在电磁理论中具有重要意义。本文通过格林公式,处理奇异点和极限理论的应用,达到了证明的目的。此方法,从学生熟悉的公式入手,有益于学生对该定理的掌握。这对学生理解矢量场与场源关系,提高学生分析和解决问题的能力具有实际意义。     

亥姆霍兹磁场分布演示仪的设计与实现

亥姆霍兹线圈是一对匝数和半径相同的共轴平行放置的圆线圈,两线圈间的距离等于线圈半径。亥姆霍兹磁场分布演示仪是利用单片机技术将霍尔探头检测到的磁场信号显示到点阵屏上,移动探头就可以将磁场分布情况以曲线的形式显示出来。该仪器主要服务于实验教学,生动立体的演示给教学带来了很好的效果。     

基于亥姆霍兹共鸣器的声电转换系统研究

考虑到电站汽轮机噪声的可利用性,利用亥姆霍兹共鸣器和声电转换装置,结合声学理论研究方法对电站汽轮机声场特性进行研究。利用亥姆霍兹共鸣器对声波的放大作用,将电磁式换能器置于亥姆霍兹共鸣器刚性壁板上,使放大的声波能够通过换能器将声能转换成电能,转换的电能通过一个放大稳流电路为负载供电。基于电站汽轮机的声场特性,引进穿孔板作为亥姆霍兹共鸣器矩阵,研究其声质量、声阻抗、声顺等参数;并将电学、力学电路耦合到声学电路进行简化;最后得出了负载两端的电压功率响应曲线,并以此判断声电转换是可以实现的。     

亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化

光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有限元分析方法对检测器进行了设计和仿真分析,对光声池的结构参数以及温度和压力特性进行了优化和分析。仿真结果表明:对光声池结构参数进行优化和对温度压力进行控制可以提高检测器检测灵敏度;采用光源IR-19时,激发腔38 mm9 mm,连接管5.9 mm10.2 mm和探测腔30 mm5.8 mm为光声光谱检测器的最优化参数。经实验验证,检测器对CO气体的检测精度达到5.08 ppm（1 ppm=10-6）。研究结果为痕量多气体的光声光谱检测提供了设计参考。     

吸声材料对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响

为了研究吸声材料对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响,基于有限元方法,运用COMSOL Multiphysics软件建立了内置吸声材料的亥姆霍兹共振器的有限元模型。仿真计算了吸声材料的厚度和流阻变化对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响。研究发现,当材料流阻不变时,随着吸声材料厚度的增加,传递损失逐渐减小,共振频率向低频方向移动;当材料厚度不变时,随着流阻的增加,共振频率先减小后增加;当流阻增加到无穷大时,吸声材料就可以看成刚性壁,导致共振腔体积减小,形成新的共振峰。     

“电磁场与传输理论”中亥姆霍兹定理的类比教学法

亥姆霍兹定理是“电磁场与传输理论”中的一个重要定理,其数理表述抽象、物理意义深刻的特性使得学生在学习中普遍存在理解难度大的问题。我们通过优化教学方法,用类比教学法替代纯数学推导的传统教学方法,从电学谐振系统和力学的类比出发,可直观揭示亥姆霍兹定理所蕴含的数理意义。教学实践表明,通过类比教学法讲授亥姆霍兹定理具有很好的教学效果。     

应用COMSOL有限元软件分析电磁响应特性

本文通过应用COMSOLMultiphysics有限元软件在对地层的电磁场响应特性进行分析,应用软件自带的图像处理功能,可以更加精确的分析场量之间的关系。     

亥姆霍兹涡量方程与偏微分方程耦合修复模型

提出一种基于图像几何特征的形态学不变的耦合修复模型。耦合模型使用流体力学中无粘度亥姆霍兹涡量方程平滑的修复图像缺失信息区域。本文证明了亥姆霍兹涡量方程与传输平滑度信息的图像修复模型的等价性。曲率是图像几何特征作用的结果,本文提出沿等照度线方向传输曲率信息的三阶形态学不变偏微分方程,并将抑制涡量的无粘亥姆霍兹方程和正向传输曲率信息的三阶偏微分方程耦合。耦合模型平滑的修复图像并保持图像中的线性特征。理论和实验证明了本文提出的耦合模型在图像修复中的有效性。     

吸声材料厚度及流阻对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响

为了研究吸声材料对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响,基于有限元方法,运用COMSOL Multiphysics软件建立了内置吸声材料的亥姆霍兹共振器的有限元模型。仿真计算了吸声材料的厚度和流阻变化对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响。研究发现,当材料流阻不变时,随着吸声材料厚度的增加,传递损失逐渐减小,共振频率向低频方向移动;当材料厚度不变时,随着流阻的增加,共振频率先减小后增加;当流阻增加到无穷大时,吸声材料就可以看成刚性壁,导致共振腔体积减小,形成新的共振峰。     

亥姆霍兹涡量方程与偏微分方程耦合修复模型

提出一种基于图像几何特征的形态学不变的耦合修复模型.耦合模型使用流体力学中无粘度亥姆霍兹涡量方程平滑的修复图像缺失信息区域.本文证明了亥姆霍兹涡量方程与传输平滑度信息的图像修复模型的等价性.曲率是图像几何特征作用的结果,本文提出沿等照度线方向传输曲率信息的三阶形态学不变偏微分方程,并将抑制涡量的无粘亥姆霍兹方程和正向传输曲率信息的三阶偏微分方程耦合.耦合模型平滑的修复图像并保持图像中的线性特征.理论和实验证明了本文提出的耦合模型在图像修复中的有效性.     

亥姆霍兹共振腔与倒相音箱的原理

我们了解扬声器通常会在低频段产生谐振（共振）,假如我们想要空气产生“共振”．该如何办呢？我们懂得振动系统通常包括一个弹性元件和一个质量元件,而空气这家伙挺“拽”的,仗着自己是“气体”,不受管束,根本不把我们放在眼里,而我们又无法在空气身上装个弹性元件．让它产生共振。     

仿真地磁的磁场模拟装置

基于亥姆霍兹线圈产生均匀磁场的特性, 绕制了三轴亥姆霍兹线圈, 通过改变3组线圈通电电流大小, 分别产生3个正交方向的磁场, 模拟地磁场强度, 为地磁导航系统的半实物仿真实验提供地磁场环境。同时,就地磁导航半实物仿真的需求, 对地磁场模拟生成装置进行了可重复性和线性度验证实验、响应速度测量实验、均匀性验证实验和稳定性验证实验, 并建立了装置的输入输出模型, 验证了装置的各项指标符合实验室需求。     

电磁场的基本方程及其定解条件

麦克斯韦方程组是描述宏观电磁现象普遍规律的基本方程,给出恰当的定解条件才能确保麦克斯韦方程组有解且唯一。本文从确定矢量场唯一解的亥姆霍兹定理出发,提出电磁场基本方程的构成,并基于时变电磁场和静态电磁场的特性给出定解条件。这为各种电磁场问题求解方法提供了依据,也为解的正确性提供了判据。     

冷原子干涉仪中二维磁光阱线圈的优化设计

大通量冷原子源是实现高精度冷原子干涉仪的关键技术之一。为获得大通量冷原子源,通常采用二维磁光阱(2D-MOT)和三维磁光阱(3D-MOT)的级联结构,其中2D-MOT的磁场分布是影响其性能的重要因素。通过数学建模及有限元分析,对2D-MOT中不同构造(长方形、跑道形、马鞍形)的反亥姆霍兹线圈进行数值计算,分析了不同构造线圈的磁场分布及因在制造与装配过程中产生的偏心、线圈不对称、平行度及内径不对称误差造成的磁场零点漂移和磁场梯度变化。分析结果表明,在偏心误差C1.14 mm,线圈不对称误差I0.016 A,平行度误差1.02时,马鞍形线圈产生的磁场梯度更有利于制备大通量冷原子源。该结果为冷原子干涉仪2D-MOT的磁场系统设计和加工提供了理论指导。