基于分布磁场的电磁铁位移传感器的研究

为了提高电磁铁的测试水平，介绍一种可用于电磁铁位移时间特性测试的新型位移传感器，从试制结果看利用分布磁场－霍耳效应来制作位移传感器是可行的。

一维阵列电子注平面聚焦系统磁场分布特性

针对平面集成行波管对一维阵列电子注聚焦的应用需求,设计了4通道电子注平面磁聚焦系统。将各通道磁场轴向和横向分量沿轴分布特征计算结果与测试结果进行对比,确认了Opera软件计算磁场分布特征的准确性。为与轴对称周期永磁(PPM)聚焦系统电子注通道内磁场分布特性进行对比,建立了轴对称PPM聚焦系统模型,测试结果与计算结果一致性较好。通过平面聚焦系统与轴对称PPM聚焦系统电子注通道内的磁场纵向和横向分布特性对比表明,两种聚焦系统电子注通道内纵向和横向磁场具有相同的分布特征,在离轴相同位置的圆周上横向磁场分量与轴向分量的比值均为Bx/Bz≈0.11,该平面聚焦系统可实现一维阵列圆形电子注的良好聚焦。

基于磁粉纹法与Ansoft-Maxwell模拟法快速探究平面阴极靶的磁场分布

利用磁粉纹法结合少量的磁场实测值确定了平面阴极靶内永磁体的位置、分布及尺寸,结合阴极靶的其他主要结构参数,进一步建立了阴极靶的磁场计算模型。利用Ansoft-Maxwell软件模拟了该阴极靶整体、重要截面、重要路径的磁场大小和磁场矢量的分布及其变化规律,利用高斯计实测了靶材表面重要路径不同方向上的磁场分量。通过模拟值与实测值的对比表明:模拟计算出的靶面磁场与实测磁场的误差在5%以内,进一步说明利用磁粉纹法结合磁场模拟的方式可以较为准确和快速地预测未知平面磁控溅射阴极靶的磁场分布。

水下无人潜航器内部磁场有限元仿真建模及其分布特性

针对水下无人潜航器(UUV)磁场分布特性的研究需求,利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对UUV的磁场分布进行建模和仿真。分析UUV内部磁场来源及分布情况;对比分析磁偶极子理论计算与COMSOL磁场建模仿真,探讨利用COMSOL软件模拟方法开展磁场建模的可行性;运用COMSOL仿真软件,构建UUV几何模型,求解分析UUV平台干扰磁场分布特性。建模和仿真结果表明,利用COMSOL仿真软件实现磁偶极子建模是正确可靠的,UUV平台中后部磁感应强度最强,艏艉处磁感应强度最小,约为20 nT,为UUV平台的磁传感器安装位置和低磁性优化设计提供了依据。

面向渗漏探测的堤防磁场分布特性分析

快速确定堤防渗漏隐患的位置信息,对堤防的治理具有重要意义。然而在渗漏通道弱磁数据处理过程中,堤防正常场计算往往需要花费较长时间,严重制约着渗漏隐患的定位效率。为解决上述问题,本文基于有限单元法开展了磁电阻率法探测堤防渗漏的建模仿真工作,探究了不同尺寸堤防内稳定电流场及其外部磁场的分布特性,并构建了一定数量的模型数据库。研究结果表明,磁感应强度y分量在测域中部的整体波动相较于x分量和z分量更大,其值随堤防上宽的增加呈下降趋势,而随斜坡角度的增大或堤防主体高度的增加呈上升趋势。依据本文总结的分布特性,可以预测数据库中缺失的堤防正常场,堤防模型的预测平均相对误差为9.63%。

微机械陀螺中永磁薄膜表面磁场分布仿真

基于隧道磁电阻效应的微机械陀螺中,磁场的产生和分布是决定器件性能的重要因素。该文以NdFeB永磁薄膜为磁场源,利用基于有限元法的Comsol Multiphysics软件对NdFeB永磁薄膜表面磁场进行系统分析,研究不同薄膜厚度下的薄膜表面磁场分布的均匀性及隧道磁阻敏感轴方向磁场分量的变化率。研究发现,随着薄膜厚度的增加,薄膜表面磁场和磁场变化率也在变大,薄膜厚度为20μm时,薄膜所产生的磁场变化率可达0.43 mT/μm。考虑到薄膜阵列化可以有效抑制薄膜过厚所导致的薄膜与基底附着力变弱的问题,该文通过改变设计参数,研究NdFeB永磁厚膜一维阵列的表面磁场分布。发现阵列单元的厚度和宽度增加时,阵列的磁场强度和磁场变化率也会变大,而间距增加会导致薄膜阵列的表面磁场和磁场变化率降低。

雷击高层建筑物引起的磁场分布模拟研究

基于时域有限差分算法,建立了雷击建筑物引起的磁场计算模型,模拟分析了雷击一栋建筑阳角或梯屋时在各楼层电井处磁场强度以及磁场的分布规律,为雷电电磁防护提供参考。结果表明:1)楼层越高,雷电磁场不一定越强,21至31层楼电井处磁场强度随楼层升高先减小再快速增大,这与周围引下线所承载电流以及均压环的屏蔽作用有关。2)各层楼中心位置受雷电磁场的影响较小,而楼角区域磁场强度较大。在建筑外部楼夹角位置由于磁场的汇聚和反射,也存在较强磁场。另外,低楼层相对高楼层具有较均匀的磁场分布。3)雷击位置是影响磁场的重要因素。与雷击阳角相比,雷击梯屋时电井处磁场强度随楼层升高变化趋势基本一致,但幅值相对较小,雷电防护应考虑多个雷击位置中引起磁场强度最大的情况。

多极磁性橡胶编码器的空间磁场分布仿真分析

基于空间磁场理论对多极磁性橡胶编码器的空间磁场分布开展仿真分析与试验研究,获取磁感应强度在气隙高度方向和径向方向的变化规律,证明了仿真分析的准确性。对磁极对数、磁性橡胶层厚度和宽度对多极磁性橡胶编码器的磁感应强度影响规律的仿真结果可为多极磁性橡胶编码器的设计提供指导。

选煤厂磁选机磁场分布设计及应用研究

为降低选煤厂选煤成本,对磁选机磁场分布进行了设计。首先,基于ANSYS软件对导磁块宽度和导磁块材料进行了研究,确定了磁选机磁场分布设计。然后,根据设计的磁场分布对磁选机进行应用研究,结果显示磁性物回收指标较好,为选煤厂磁选机的实际生产提供了理论依据。

RGC型永磁辊式磁选机磁场分布优化及应用

为了研究RGC型永磁辊式磁选机在分选过程中的分选性能,采用有限元法,以磁辊结构参数磁铁比作为研究变量,通过COMSOL软件研究了磁场分布特性。研究结果表明:当磁铁比为2.2时,磁场强度及磁场作用深度更有利于分选。通过单因素试验,对非金属矿工业生产中RGC型永磁辊式磁选机磁辊转速对分选效果的影响进行了研究,揭示了品位与分选磁辊辊速之间的关系,当辊一、辊二辊速分别为0.61m/s和0.54m/s时,精矿含铁量最低。实际工业应用表明,该磁场参数及结构配置具有一定的推广应用价值。

舰船雷击瞬态电磁场时空分布特性

针对舰船在遭受雷击时表面瞬态电磁场分布特性问题,搭建了舰船雷击瞬态电磁计算模型,计算研究了舰船不同位置注入雷电流A分量时,舰船表面电磁场分布与雷击路径、雷击电流波形以及舰船空间位置等的关系。研究结果表明:舰船表面电场强度和磁场强度波形的变化与雷击电流波形密切相关,雷击电流达到峰值时,舰船表面电场强度和磁场强度达到最大值;舰船表面的电场强度和磁场强度,在雷击点附近最大,整体上随与雷击点之间距离的增大呈指数衰减关系;雷电流泄流路径越短越宽,路径上电场强度和磁场强度衰减速率相对越快,磁场强度随距离变化的衰减速率大于电场强度。此外,曲率半径小的舰船结构,表面电磁场强度相对较大,舰船墙壁与甲板交界处电磁场强度较小,墙壁与甲板起到了电磁屏蔽作用。

圆线圈和亥姆霍兹线圈磁场分布的教学研究

在大学物理电磁学实验中,圆形线圈和亥姆霍兹线圈中磁场分布的测量是极其重要的,本文测量了单个圆电流线圈和亥姆霍兹线圈轴向和径向上的磁感应强度,并利Origin软件将数据进行画图分析,将实验结果与理论计算进行了对比,发现实验结果和理论符合较好。圆线圈的磁场随着轴向距离X的增大逐渐减小。亥姆霍兹线圈的磁场在两圆线圈中间较大,当远离线圈时,其磁场越来越弱。通过对磁感应强度的测量不仅理解了亥姆霍兹线圈的磁场分布规律,更加深了对毕奥-萨伐尔定律的理解。

Matlab与实验相结合测量载流圆线圈磁场的新方法探究

通过搭建RLC串联谐振与电磁感应法测量载流圆线圈磁场的理想化模型,利用Matlab编程仿真,模拟不同电容与载流圆线圈串联达到谐振时,具有串联电容C越小,感应电动势U_(m)越大的分布规律.Matlab仿真结果说明RLC串联谐振改进电磁感应法测量载流圆线圈磁场科学可行,并对实际实验提供指导.实际实验效果最佳的3种电容即0.099μF、0.100μF、0.11μF中,U_(m)实测结果符合Matlab仿真规律.最小电容即电容为0.099μF时,圆线圈中心磁场测量误差仅为2.23%,精确度最高,远远高于传统电磁感应法测量误差15.67%.基于Matlab与实验相结合设计了一种测量载流圆线圈磁场的新方法,操作简便,现象明显,精确可靠,可推广到其他不同类型的线圈激发的弱磁场测量.

矩形永磁体磁场分布的解析表达式

从分子环流模型出发,利用毕奥＿萨伐尔定理,对于仅在一个方向均匀完全充磁的矩形永磁块体,导出了其外部空间磁场分布的解析表达式· 该解析式能精确描述一块至多块按极性相反并列放置时矩形永磁体外部空间的磁场分布· 针对单块永磁体,还分析了磁场分布与永磁体几何尺寸之间的依赖关系,以及磁场大小随外部空间点离开永磁体表面距离之间的关系;

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.

熔石英表面划痕附近电磁场分布模拟分析

亚表面缺陷是造成固体激光器光学器件损伤阈值过低的重要原因,而表面划痕是缺陷中重要的 一种。使用时域有限差分方法(FDTD)模拟了熔石英表面圆柱形、三角形划痕对激光电磁场的调制作用,绘出 了2维电磁场强度分布图,计算出划痕尺寸不同时电磁场的最大强度。数值计算结果表明,尺寸为二倍波长的 划痕可以获得最大的电磁场强度,此时容易导致自聚焦;亚波长级和足够大尺寸的划痕作用基本可以忽略。一 定尺寸的划痕,深度越大,最大场强也越大,但当划痕过深时最大场强反而会降低。

雷直击建筑物时内部磁场分布

雷直击建筑物时,流过结构钢筋的雷电流将对室内的电子系统产生电磁干扰。通过麦克斯韦基本方程,求出空间的矢量磁位,得出空间磁感应强度分布的表达形式。根据我国电力系统过电压保护和绝缘配合规程所用的雷电参数,采用波形为2.6/50μs的双指数波电流波形及幅值为10 kA的雷电流进行计算;并通过Matlab编程计算得到所需解。结果表明,导出的雷直击时高层建筑物内暂态磁场的计算公式,能反映出雷电流波头陡度对磁场的影响,这对采用短波头雷电流源进行磁场计算是很重要的。该计算方法在时间和空间上离散化,便于采用计算机对高层建筑物内雷电磁场的计算与分析。

非平衡磁控溅射二维磁场分布模拟计算

磁场结构在磁控溅射技术中起着重要的作用。本文利用ANSYS软件模拟计算磁场的磁感应强度及其分布,并分析、比较不同方案中的磁场分布变化规律。计算结果与实测值吻合,并且显示随着与靶面距离的增加磁感应强度减弱的特征,其中在双靶磁场并顶部磁场只有S极的结构中,磁场中磁感应强度最强。

锈蚀钢筋在疲劳荷载作用下压磁场分布研究

针对锈蚀钢筋的疲劳损伤与寿命评估中的难度大、精度低等问题,引入压磁检测技术,对锈蚀钢筋疲劳过程中的压磁场分布进行检测,从宏观与微观相结合的角度分析压磁场分布与疲劳损伤之间的联系。试验结果表明,锈蚀钢筋的压磁场分布能够反映疲劳损伤的演变规律,疲劳后期非线性特征加剧,锈蚀率及应力幅越大则变化越为明显,磁感强度值、磁场分布梯度、"反转"现象等均有助于进行疲劳损伤评价与寿命预测。研究结果可为压磁无损检测技术在钢筋混凝土结构中的应用提供依据。

磁极开槽形状和尺寸对磁场分布和磁粒光整加工能力影响的研究

通过数值模拟和实验，研究磁极不同开槽方式和开槽尺寸对加工区磁场分布、磁粒受力和加工效率的影响。结果表明，磁极表面开矩形槽比开Ｖ形槽和漏斗形槽可以得到更有利的磁场分布。开矩形槽时，槽与齿宽度之比在１１时，可以取得较高的加工效率和较低的表面粗糙度。槽与齿宽度之比太小时，磁粒运动所需的驱动力不足，但太大时，磁粒对工件的压力减小，这两种情况都不利于加工效率和加工质量的提高。