梯度场麦克斯韦线圈磁场及磁场梯度分析

在地质勘探、军事导航、医学诊断、目标磁异探测等领域迫切需要研制高精度的磁场梯度测量装置。设计了一种梯度场麦克斯韦线圈,用于对高精度磁场梯度仪进行标校。运用毕奥-萨伐儿定律,首先推导出梯度场麦克斯韦线圈在中心处磁场各分量的分布,然后通过数值仿真绘制出该线圈的磁场强度分布、磁场梯度分布及等值线图。结果表明,在相同的线圈匝数、激励电流和线圈半径条件下,梯度场麦克斯韦线圈产生的磁场梯度均匀区域达到0.602 m2,比反亥姆霍兹线圈产生的磁场梯度均匀区域大15倍,且产生磁场梯度的均匀性也优于反亥姆霍兹线圈。

一种高度均匀磁场梯度的产生方法

梯度磁场在医学、导航和传感器技术等多个领域中具有广泛的应用,它为许多技术和应用提供了非常重要的磁场环境和测量手段。反亥姆霍兹线圈和梯度场麦克斯韦线圈都能够产生局部均匀的磁场梯度,但产生的均匀磁场梯度的范围相对较小。文中基于毕奥-萨法尔定律,通过数值仿真分析了梯度场麦克斯韦线圈磁场梯度的空间分布特征,并利用该分布特征提出了一种高度均匀磁场梯度的产生方法。数值仿真结果表明:该方法相比梯度场麦克斯韦线圈能得到均匀范围更大、均匀性更好的磁场梯度。