用于心磁传感器测试系统的三轴向亥姆赫兹线圈的设计与仿真

心磁检测对于心脏相关疾病的诊断具有独特优势,在用于测量心脏磁场的传感器(下称心磁传感器)的研制过程中,需要在模拟心磁的磁场环境下进行测试工作。基于此,设计了一个用于心磁传感器测试系统的亥姆赫兹线圈,它可以产生磁感应强度为pT级的动态磁场,模拟心磁环境,以满足心磁传感器测试的需求。根据亥姆赫兹线圈的磁场产生原理,使用磁屏蔽筒对环境磁场进行屏蔽,通过计算确定了线圈尺寸、线圈匝数、导线长度及导线横截面直径等参数。使用COMSOL Multiphysics仿真软件对亥姆赫兹线圈产生的静态磁场的分布均匀性以及通入线圈电流变化时磁场的动态特性进行仿真分析。仿真结果表明,所设计的亥姆赫兹线圈满足设计要求,能够产生磁场强度为100 pT左右、均匀度小于5%、波形实时性好的类心脏磁场波形,为心磁传感器的测试提供了良好的测试环境。所设计的亥姆赫兹线圈能够用于心磁传感器的测试工作,为心磁传感器的实际应用奠定了基础。

正六边形亥姆赫兹线圈的磁场

根据毕奥—萨伐尔定律计算了正六边形亥姆赫兹线圈轴线上的磁感应强度;利用泰勒展开得到了产生匀强磁场时线圈的边长和两线圈之间的距离所满足的关系。然后当线圈长度给定时计算出不同点的磁场大小,并通过Excel绘出了磁场的变化曲线。

亥姆赫兹共鸣器衰减压缩机气流脉动的数值模拟与实验研究

提出在往复压缩机阀腔处安装亥姆赫兹共鸣器,来消减阀腔及管路中气流脉动的措施,并应用平面波动理论及转移矩阵方法,数值模拟了亥姆赫兹共鸣器的衰减特性,对安装亥姆赫兹共鸣器前后的脉动进行了比较。设计了实验装置,在实验室两级压缩的橇装往复压缩机一级排气管路上对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明:亥姆赫兹共鸣器能够有效衰减阀腔及管路内的脉动压力,可将阀腔内的脉动压力衰减40.1%,且下游管路内脉动压力也可得到有效衰减,最高衰减幅度达33.3%。研究还发现亥姆赫兹共鸣器的脉动衰减作用具有很强的频率选择特性,且安装于主管路的不同共鸣器共振频率互不干扰,在阀腔安装2个共鸣器能够同时有效衰减2、4倍频的压力脉动,而对其它频率脉动不产生影响。

二维正方排列圆柱状亥姆赫兹共振腔阵列局域共振声带隙的研究

通过对二维正方排列圆柱状亥姆赫兹共振腔阵列声性质的研究,指出局域共振型声子晶体中存在两类耦合作用,即共振单元与基体的弱耦合作用及共振单元间的耦合作用.其中前一种耦合作用可以通过改变共振单元的品质因子而改变,逐渐减小这种耦合作用可以实现从局域共振到布拉格共振的连续转变;后一种耦合是通过共振单元周围的近场耦合实现的,通过减小共振单元的间距可以增大其耦合强度,因而增大带隙宽度,但带隙中波的衰减深度却是随这种耦合强度的增大而减小的,

亥姆霍兹与神经冲动传导速度的测量

介绍德国生理学家和物理学家亥姆赫兹设计的测量神经干神经冲动传导速度的方法、测量结果和历史意义,以及神经干神经冲动传导速度的测量原理和不同神经纤维传导神经冲动的速度及其影响因素,并以此为例介绍HPS教育的意义。

修正的光束传输法在阵列波导光栅中的应用

以亥姆赫兹方程为基础,对传统的有限差分光束传播法进行修正,提出一种修正后的新算法,将修正后的算法与传统算法进行了比较,并给出了用其计算阵列波导光栅中的传输光场的应用结果.通过比较计算结果和应用结果得出结论:修正后的算法可以准确计算光波场,并提高了计算精确度,有一定实用价值.

GZY型骨质疏松治疗仪的研制

目的为了满足动物试验的需要,研制GZY型骨质疏松治疗仪,并对其疗效进行评价.方法通过对低强度脉冲磁场非热生物效应机制的分析,结合输出磁场区域均匀度理论计算,提出一种获得匀强磁场的新方法.通过雌性SD大鼠骨质疏松模型来评价仪器的治疗效果.SD大鼠20只随机分为2组(n=10)实验组采用GZY仪器进行治疗,磁感应强度为8×10-4T,10h/d;对照组饲养环境相同,但不暴磁.8wk后,对血清骨钙素、骨密度以及骨形态计量学等参数进行检测.结果①仪器输出匀场的范围要比亥姆赫兹线圈大;②与对照组大鼠相比,实验组骨密度、骨小梁面积百分比、骨小梁宽度、骨小梁数目均有增加[(0.331±0.006vs0.266±0.009)g/cm2,(36.1±1.7vs25.0±1.8)%,(70±5vs48±3)μm,(6.9±0.1vs4.1±0.2)#/mm,P<0.05],骨小梁间隙、血清骨钙素减小[(139±9vs166±11)μm,(1.41±0.10vs2.61±0.09)μg/L,P<0.05].结论GZY型骨质疏松治疗仪能提高实验的整体水平,有益于骨质疏松症的预防和治疗.

电磁场在矢量波函数空间的完全射影定理

证明了广义的亥姆赫兹定理——电磁场在矢量波函数空间的完全射影定理。在这一定理中每一个任意的电磁矢量函数都可以在矢量波函数空间中被唯一地分离成三个独立的分量，每一个分量都可以用一个标量函数来表示。这种电磁矢量在矢量波函数空间的完全射影定理不论对于电磁场的解析理论还是数值方法都有非常重要的应用价值。

磁纳米肿瘤热疗中的一维靶点磁控方法研究

"肿瘤热疗"是一种新型的治疗癌症的手段,在临床方面已取得良好的效果。然而目前还没有一种对肿瘤位置实时精准把控的治疗方法,这成为以磁纳米为载体的靶向药物定点释放和肿瘤热疗的瓶颈。利用零磁场在磁场中的唯一性实现磁场空间定位,推导单一线圈空间任意一点的磁感应强度,利用磁场的矢量合成原理,推导出亥姆赫兹线圈中零磁场点与线圈施加电流的关系,构建基于亥姆赫兹线圈的一维零磁场点位置模型。利用COMSOL实现了零磁场点位置的运动仿真,仿真结果表明,基于COMSOL的仿真结果与理论推导相吻合,零磁场点在一维上能够通过对亥姆赫兹线圈施加不同电流进行精确控制,为磁靶向治疗提供物理可行性。

电子回旋共振波射频溅射系统设计

电子回旋共振波(ECWR)技术于20世纪70年代提出,是利用电磁波与电学各向异性材料(如带有外加静磁场的低压等离子体)的相互作用来产生等离子体的。ECWR技术有产生高密度等离子体、离子能量可控制在很窄的范围内、离子能量和离子流量可独立控制等优点,可有效控制薄膜的生长过程。本文以ECWR技术为背景,介绍了一种电子回旋共振波射频溅射镀膜系统的设计。

三维有限差分光束传输法在AWG中的应用

文章以亥姆赫兹方程为基础,推导了三维有限差分光束传输法(FD-BPM),并在阵列波导光栅模拟计算中采用该方法对光场在阵列波导中的传输过程进行了计算和模拟。结果表明,采用三维FD-BPM可提高计算精度。另外由于三维FD-BPM对纵向步长不敏感,可通过加大步长来减少计算时间,在提高精度的同时,不影响计算时间。

共振型进气消声器腔体尺寸对其共振频率影响研究

亥姆赫兹共振腔结构简单,且有良好的低频消声性能,近几年来广泛地应用于发动机进排气消声上。由于其消声有效带宽很窄,共振频率的精确确定直接关系到消声器能否有效消声,但是通常所采用的集中参数模型有时候会失效。建立了共振腔型消声器一维轴向声传播模型,揭示了圆形旁支型共振进气消声器的消声机理。同时对连接管长度的修正问题做了阐述,得出了共振腔一维轴向传播模型共振频率的计算公式。此外,设计了发动机进气消声器性能测试专用实验台,从实验角度研究了共振频率与腔体尺寸之间的关系。撰写为正确设计亥姆赫兹共振腔型进气消声器提供一个重要方法。

水下固体火箭发动机垂直气体射流结构和推力影响研究

为了探究高背压水介质条件下,固体火箭发动机垂直气体射流在浮力影响下的流场结构和发动机推力特点,建立了轴对称几何模型,在考虑有/无浮力的条件下,采用VOF(Volume of fluid)多相流模型进行气体-水两相耦合仿真计算,获取尾流气体射流流场结构,以及发动机尾部壁面受力和推力振荡曲线进行分析。研究结果表明,考虑浮力的仿真结果更加符合试验结果;射流动量段气体的马赫数分布会导致喷管出口附近的气-水界面产生周期性胀鼓-颈缩,从而引起尾部空间背压振荡,在设计工况下,尾部压力变化范围为环境水深压强的0.327到2.43倍;背压振荡将引起尾壁面受力振荡和推力振荡,振荡频率为736.89Hz;气体射流喷出过程中,气-水界面由速度梯度主导的开尔文-亥姆赫兹(K-H)不稳定性逐渐转变为由重力和浮力主导的瑞利-泰勒(R-T)不稳定性。

Gibbs和Helmholtz函数法计算氨水热力性质对比

介绍了氨水混合物热力性质的两种模型,并分别将计算结果与实验数据进行了对比。两种模型都是以自由焓为基础的半经验方法。一种是以吉布斯自由焓为基础的状态方程,另一种是以亥姆赫兹自由焓为基础的状态方程。亥姆赫兹模型有很广的温度压力适用范围,并且计算结果精度很高。吉布斯模型在所适用的温度压力范围内的计算精度接也很高,但吉布斯模型有形式相对较为简单,更容易实现。

多功能8字线圈的优化设计与实验

为了改善线圈磁聚焦性能,扩大线圈功能应用,改进8字线圈,通过混合优化算法优化线圈主要可变参数,得出不同尺寸的8字线圈。建立线圈仿真模型,优化仿真分析8字线圈的聚焦性与功能效果。制作与仿真模型一致的实验模型,使用长为1 m、宽为1 m、厚度为5 mm的均匀钢板与一根实心导管来测试验证仿真结果。通过对比函数证明了理论仿真的有效性。改进后不同尺寸的8字形线圈模型可以实现多功能运用,在一定的聚焦性下,该线圈可以灵活运用到亥姆赫兹线圈、经颅磁刺激线圈阵列的模型以及功能磁刺激线圈阵列中。

剪切流对双撕裂模不稳定性的影响

采用二维可压缩磁流体模型,在平板位型下研究了剪切流对双撕裂模不稳定性的影响。具体分析剪切流的幅值和流剪切对双撕裂模不稳定性的影响,发现剪切流幅值越大,剪切流对双撕裂模抑制效果越好,而流剪切强度对双撕裂模的影响受剪切流幅值的影响。当剪切流幅值较小时流剪切强度对双撕裂模演化时间的影响是非线性的,当剪切流幅值较大时,流剪切强度越大双撕裂模的演化时间越长,抑制作用越强。综合来看,剪切流幅值对双撕裂模的影响更大。

一种修正的有限差分光束传播方法

对传统的有限差分光束传播法(FD-BPM)进行修正,通过对亥姆赫兹方程进行更准确的推导展开,提出一种修正后的新算法,并将新算法和传统算法应用于平板波导的计算实例,最后通过计算用来衡量算法精度的参量以及计算所花费的总体时间,将新算法与传统算法进行比较,验证了新算法在精度上有所提高,而计算时间并没有受到影响,有一定的实用价值。