用于磁压剪技术的10T准静态磁场发生器

基于理论分析和数值模拟,建立了一种用于磁驱动压剪加载中产生纯剪切力的准静态磁场发生器,由4台0.5 mF/15 kV的储能电容器并联而成,通过15 kV/30 kA的半导体硅堆开关,向一对磁体线圈放电,进行模拟分析和实验测试。装置在充电9 kV时,在样品区域获得了上升时间1.34 ms的10 T准静态磁场。测试和分析结果表明在半径7 mm区域内磁场分布不均匀性小于2%,满足磁压剪实验要求。

外加准轴向磁场POS断路过程的粒子模拟

为了研究外加准轴向磁场同轴内阴极结构等离子体断路开关(POS)的工作特性,采用单元粒子方法对激磁线圈分别放置在内阴极内侧和外阳极外侧的POS断路过程进行研究,模拟分析POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性,重点研究内阴极结构POS的断路过程。结果表明:激磁线圈置于内阴极内侧时,极间磁场为线圈外磁场,在开关区的矢量磁密变化曲率大,有较大径向分量且中心区域值较两侧为小,这种外加磁场对POS的断路过程影响较小;激磁线圈置于外阳极外侧时,极间磁场为线圈内磁场,在开关区的均匀性较好,该准轴向磁场改变了电子运动的轨迹,也改变了原角向磁场的分布,更容易实现POS的断路,实现较高幅值的断路电压,并且电流损失较小,POS的断路效率较高;准轴向磁场和自角向磁场的共同作用使等离子体电子作向下游扩散的锥体螺旋运动。

超强超短激光与固体靶相互作用产生准静态磁场的研究

建立了一个超强超短激光脉冲与固体密度等离子体相互作用,产生超热电子和环形磁场的简单模型.通过演算,得到了在相互作用过程中,有质动力、超热电子、自生磁场三者之间的关系.

临震电磁幅射信号的准—静电磁场场强理论计算

本文应用班尼斯特和迪尤布水平电偶极子准—静电磁场的工程表达式,利用1979年7月9日溧阳六级地震和1984年5月21日南黄海6.2级地震临震电磁波超低频观测结果,估算了这两次地震电磁发射的峰值电流矩IL,其量级分别为10~7—10~8安米(溧阳)和10~9安米(南黄海)。与按地壳波导原理所估算的结果吻合。

基于准静止磁场检测的行人导航算法框架iIEZ+

在行人惯性导航领域,地磁修正算法作为一种有效的修正航向漂移误差的方法,应用在磁干扰环境中时,存在航向失真的问题,而航向精度往往决定了整个导航系统的优劣。为此,在Afzal提出的准静止磁场检测算法的基础上,提出了行人导航算法框架iIEZ+,即以Jiménez A R提出的IEZ+框架为基础,融入了改进后的准静止磁场检测算法,对地磁修正算法和启发式航向漂移消除算法的使用做出选择,实现了两种算法间的优势互补。实验表明,本文提出的算法框架可以有效抵御磁干扰的影响,提供可靠的航向和位置信息。经过多次室内外行走实验,定位误差约为路程的0.6%~1.6%,优于文中提到的其他基于IEZ框架的算法。

1999年四川绵竹5.0级地震临震电磁辐射信号的准-静电磁场场强理论估算

1999年9月14日和11月30日在四川省绵竹县清平乡和汉源乡先后发生Ms5．0地震。本文通过都江堰电磁波ULF超低频观测仪震前接收到的电磁辐射信号，对观测场量的某些特征进行理论分析和估算。结果表明：理论估算是针对地下发射、空中接收的方式进行的，且针对ULF频段的磁场，与地下发射-地下接收方式的ULF频段的电场所计算的对比结果表明，此估算结果是合理的；两次地震辐射源峰值电流矩为10^8～10^6A·m量级（平均为10^7A·m量级），表明两次地震的孕震体与孕震过程可能不是“独立”的。

基于准静态磁场检测的姿态解算方法

针对在多传感器数据融合过程中,当磁力计受到环境中非地磁磁场影响时姿态解算会出现误差这一问题,提出了一种新的准静态磁场检测方法。根据磁力计和陀螺仪计算得到的航向角的差异大小,来确定磁场是否处于准静态,从而决定下一步数据融合是否采用磁力计数据。实验表明:这种方法可以和现有的几种准静态磁场检测方法相互补充,能更好地识别干扰磁场,从而减少干扰磁场对姿态解算的影响,提高姿态解算的准确性。

强激光与双锥靶作用加速准单能质子束

提出了一种新型的双锥靶结构用于准单能质子束加速。利用二维PIC粒子模拟程序研究了强激光与双锥靶作用加速产生质子束的物理过程以及质子束品质。双锥靶产生的质子束在峰值能量和发散角度等方面都明显优于相同激光条件下单锥靶和平面靶的结果。尤其与平面靶相比,双锥靶质子束的峰值能量提高了5倍以上,而且很好地保持准单能性。一方面双锥靶的内锥部分是临界密度材料,提高了激光的吸收效率;另一方面双锥靶内形成了更强的准静态磁场,可以约束引导更多的超热电子传输过锥尖,进而增强加速质子束的鞘层电场。

基于麦氏方程组建立电气设备间电磁场耦合的电路模型

运用麦克斯韦方程组证明了电路的集总条件与准静态电磁场的条件之间的等值关系,揭示了电路理论与电磁场理论的内在联系.提出了建立电气设备间电磁场耦合的电路模型.

六相永磁力矩伺服电机气隙磁场优化

为了提高永磁力矩伺服电机的转矩性能,研究了气隙磁场波形对六相永磁力矩伺服电机转矩的影响。提出采用准梯形波气隙磁场提高气隙磁密基波幅值,增加电机转矩密度的方法。分析了准梯形波气隙磁场六相永磁力矩伺服电机能够实现高转矩密度和低转矩脉动的原因,给出准梯形波气隙磁场六相永磁力矩伺服电机的具体设计方法。在永磁材料用量和供电电流相同的条件下,仿真比较了准梯形波气隙磁场和正弦波气隙磁场的六相永磁力矩伺服电机的转矩性能。仿真结果表明:准梯形波气隙磁场的六相永磁力矩伺服电机具有较高的转矩品质。

强激光与柱腔靶作用下准直高能电子束的产生

利用二维PIC粒子模拟程序研究了超短超强激光脉冲与柱腔靶相互作用产生的表面超热电子加速现象。采用光强为1021 W/cm2量级的超高斯激光脉冲掠入射进入柱腔靶,在靶的内壁上观察到了GeV量级的表面超热电子。超热电子束被准静态的电场和磁场约束在内壁表面附近,保证了电子束的准直性,发散角仅为1.6°;并且由于超热电子束在纵向激光电场中加速了mm级的距离,激光到高能电子(>100 MeV)的转换效率达到了26.6%。另外,通过多参数模拟和理论解析讨论了激光的光强以及横向空间分布对这种表面超热电子加速的影响。

基于地磁辅助的室内行人定位航向校正方法

在基于惯性传感器的室内人员自主定位系统中,由于陀螺仪存在随时间增长的漂移,需要依靠地磁场对航向校正。然而,室内场景中地磁场会受到比较严重的干扰,磁力计自身也存在一定误差,严重影响了地磁场辅助定位的航向校正效果。该文提出一种地磁辅助的室内定位航向校正方法,该方法首先结合人体运动模型对磁力计进行校准,获取相关校准系数,提高磁力计解算航向精度。在此基础上利用改进的磁场准静态检测方法提取可用的磁力计观测量,经校准系数校准后结合零速更新算法(Zero velocity UPda Te,ZUPT)辅助的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF),对陀螺仪航向进行滤波校正。实验结果显示在长约684 m的轨迹下航向误差仅为3.2°定位误差小于0.5 m,定位精度优于0.2%,验证了该方法较传统的磁场辅助航向校正方法的优越性。

扫描近场光学显微镜的光耦合偶极子模型

为了研究扫描近场光学显微镜中探针和粗糙样品表面的耦合相互作用,提出了一种光耦合偶极子模型.在该模型中,探针和样品突起都由光极化偶极子表示,在准静态电磁场近似的情况下样品表面的诱导极化效应由影像偶极子表示,应用偶极子辐射理论可以得到系统的自洽场方程.此模型提供了一种直观分析扫描近场光学显微镜中探针和样品相互作用机理的方法.在此基础上,进一步讨论了金属样品的近场成像特点和其特有的局域光学共振现象.数值结果表明不同于一般的介质样品,金属样品的近场图像与入射光频率直接相关,改变入射光的频率,获得的样品近场图像的形状和对比度都会发生变化.特别是当入射光频率处于样品极化共振范围内时,金属纳米粒子的极化率会出现光极化共振,这样就可以获得样品粒子的最大有效尺寸,为提高系统的分辨率提供了一条重要途径.

超强超短激光脉冲与低密度等离子体相互作用中快电子流聚束现象的研究

本文通过建立一个超强超短激光脉冲与低密度等离子体相互作用的简单模型,讨论了相互作用过程中的快电子流聚束现象,得到了产生快电子流聚束的条件以及快电子流聚束后的半径所满足的关系.

三维阻抗法计算人体头部SAR分布的研究

在建立虚拟人体脑部模型的基础上,推导了阻抗法的计算公式,计算出了人脑的SAR。数据通过Matlab软件进行图像处理,得到了在准静态磁场作用下人脑的三维SAR分布。将计算结果与有限差分方法的计算结果进行了比较,在计算小物体时阻抗法具有简单、无需严格设置边界条件和计算速度快等优点。

材料动态强度直接测量的磁压剪实验技术及应用

提出一种用于直接测量动载荷下材料强度的新方法,即磁驱动压剪联合加载实验技术。从理论和数值计算上分析了压/剪联合作用下材料的应力偏量与屈服强度关系,计算斜波加载下压/剪联合作用时应力偏量与屈服强度的时空演化特性,给出材料强度数值的计算方法。并基于自行研制的强脉冲电流装置和10T准静态磁场发生器,利用多点双光源外差位移干涉仪(dual laser heterodyne velocimetry,DLHV),开展磁压剪实验对2种铝样品的动态强度进行测量,得到不同加载压力下铝样品的强度。结果表明:磁驱动压/剪联合加载技术为材料的高压强度直接测量提供了一种新途径,是可靠的实验技术。

基于3-D阻抗法的人体头部SAR分布计算

基于电阻抗法理论,通过虚拟生物人体模型,并根据阻抗网格原理将人体头颅划分为多个立方体网格,然后将每个网格棱边看作由人脑组织所决定的电阻,再基于不同立方体网格所包含物质的介电特性和导电特性来确定网格各棱边的阻抗,以求得每个网格面的环向电流,最后通过Matlab软件进行图像数据处理,得到了在准静态磁场作用下人脑切片的各层三维的SAR分布。

基于磁干扰补偿的智能手机车载AHRS算法

针对基于智能手机的车辆导航应用场景下,车辆载体磁场干扰较大导致车载AHRS算法解算的航向严重失准,进而影响定位精度的问题,提出了一种基于在线磁干扰补偿的车载AHRS算法。在GNSS可用时,利用GNSS测量信息,结合AHRS解算的航向信息和准静态磁场检测,构建了扩展卡尔曼滤波器,对车辆磁干扰进行在线估计。跑车试验表明,该方法能准确估计车辆磁干扰。磁干扰补偿后进行AHRS解算,能明显改善航向失准的问题,航向估算精度约为3~5°,满足基于智能手机的车辆导航应用需求。

Influence of Bipartite Qubit Coupling on Geometric Phase

The geometric phase of the bipartite Heisenberg spin-1/2 system with one spin driven by rotating magnetic field is investigated. It is found that in the one-site drive case, the intersubsystem coupling can be equivalent to a static quasi-magnetic field in the parameter space. This perspective has satisfactorily explained the irregular asymptote effect of geometric phase. We discuss the property of the two-site magnetic drive spin system and discover that a stationary state with no geometric phase shift is generated.

磁性纳米材料在生物医学领域展现好前景

以“准静态磁场研究及应用”为主题的第414次香山科学会议日前在北京举行，与会专家指出，准静态磁场研究是一个非常重要的交叉前沿，在交通、电力、生物医学等领域展现出广阔的应用前景。