基于磁心与线圈参数优化的非侵入式磁场取能系统功率密度提升方法

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现有方法对磁心与线圈参数的分析相对独立,优化磁心时仅以互感为指标,忽略了该过程线圈参数变化对功率密度的影响。对此,该文考虑磁心尺寸对线圈参数的影响,以功率密度为指标,详细分析线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度对系统功率密度的影响。并在此基础上,提出一种优化磁心与线圈参数的功率密度提升方法,即设计线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度的最优值,以获取更高的功率密度。最后,基于所提出的方法制作了系统样机并进行测试。实验结果表明,对于限定磁心尺寸为30 mm×30 mm×40 mm的系统,在100 A母排电流下,系统经磁心与线圈优化后功率密度可达4.18 mW/cm~3,提升至系统优化前功率密度的35倍,验证了所提出方法提升功率密度的有效性。

非均匀外磁场下海森堡自旋链的热纠缠

研究了两量子比特海森堡XXX自旋链处于x方向的非均匀磁场时系统的纠缠特性,并用负度N来度量.得到N的解析表达式,并在此基础上进行数值计算.仔细讨论了均匀磁场B、非均匀磁场b、温度T和自旋耦合系数J对纠缠度N的影响.结果表明:N会随着|B|和T的增大而减小,但会随着J的增大而增大.同时,增大的J和b还会使临界磁场|B_(c)|和临界温度T_(th)变大,从而使系统中热纠缠存在的磁场范围和温度范围都变大.这一点在较大磁场和较高温度下需要纠缠具有实际意义.由此,我们可以通过调节B、b、T和J来控制热纠缠,这对固态系统中通过构建和选择参数调整系统的纠缠度具有一定的作用和意义.

非稳态磁场对过共晶铝硅合金凝固组织的作用研究进展

综述了非稳态磁场对过共晶Al-Si合金的作用机理,分析了非稳态磁场下过共晶Al-Si合金的凝固特点、组织演变以及电磁振荡作用对初生Si颗粒净化的影响。最后,提出了当前研究中存在的问题和未来的研究方向。

应用正则动量巧解粒子在磁场中的运动问题

近些年对带电粒子在磁场中的运动问题,考查视角已不再局限于匀速圆周运动,而是出现了类平抛运动、滚轮线运动,甚至更复杂的曲线运动,使得精确描绘运动轨迹后利用几何关系处理问题的常规方法陷入思维困境.利用洛伦兹力与速度关联的特点,由动量定理分量式引入正则动量的概念,突破几何法的思维定式,应用正则动量巧妙求解此类问题.

1900-2000年非偶极子磁场的全球变化

根据第７代ＩＧＲＦ模型，计算并绘制了１９００-２０００年（时间间隔为５ａ）非偶极子磁场的全球分布，计算和分析了各个磁异常中心位置和强度的变化，东亚正磁异常、大洋洲负磁异常、南大西洋正磁异常、非洲负磁异常和北美洲正磁异常是分布范围广、异常强度大的５个磁异常。南大西洋正磁异常是强度最大的磁异常。在２０世纪９０年代以前，东亚正磁异常的强度位居第２位，９０年代以后，非洲负磁异常的强度（绝对值）超过东亚正磁异常，成为第２大磁异常。磁异常强度增长最快的是非洲负磁异常、南大西洋正磁异常和大洋洲负磁异常。南大西洋正磁异常和非洲负磁异常是磁异常中心位置变化最快的两个磁异常。

非均匀磁场约束条件下的电子束空气等离子体特性

为了揭示大气环境电子束等离子体的性质,基于蒙特卡罗程序包Geant4建立了一个包含电离、激发以及轫致辐射等物理过程的计算模型,用于模拟非均匀磁场约束条件下高能强流稳态电子束的输运特性、以及大气环境等离子体的性质。结果表明:非均匀磁场可以有效控制电子束在空气中的输运轨迹,显著降低电子束的发散;随着电子束在空气中行程的增加,电子束能谱开始展宽并向低能区移动;输运装置出口能量损失比电子束射程末端高2个量级,且随着电子束输运距离的增加,等离子体密度降低;等离子体密度的高低与电子束能量直接相关。

非均匀磁场下14叶片5.8GHz磁控管的三维数值模拟

频谱噪声的抑制问题一直是磁控管的研究重点。对14叶片5.8GHz磁控管进行了三维建模,包括阴极、叶片、隔膜带、极靴和输出天线等。使用冷腔模拟得到了π模腔体频率5.86GHz。热腔模拟计算得到7个电子轮辐,说明管子在π模正常工作。在某种极靴结构下,计算得到腔体中存在一个近似二次曲线的非均匀磁场分布。在阳极电压4.5kV、非均匀磁场中心值0.289T时,模拟得到输出频率5.891GHz,阳极电流1.55A,输出功率4.9kW,电子效率70.3%的结果。输出频谱比较干净,抑制了非π模式的工作,提高了工作效率。

1690年以来全球非偶极子磁场的变化特征

根据JBloxham和AJackson地磁场模型 ,计算和分析了 1 690～ 1 990年期间非偶极子磁异常的变化特征 .结果表明 ,1 690年以来一直存在的变化磁异常有 7个 ,在一定时期内出现的磁异常有 3个 ,它们是 1 830年以后出现的北太平洋负磁异常、1 850年以后出现的东南太平洋负磁异常和 1 690～ 1 90 0年期间在南太平洋地区出现的负磁异常 .各个磁异常的强度和中心位置随时间变化 ,变化趋势各不相同 .与根据IGRF模型计算的 2 0世纪的磁异常变化比较 ,除非洲负磁异常外 ,两种模型得出的其它磁异常在同一时段内的变化趋势基本一致 .

径向非均匀磁场下的磁控管工作性能模拟

为了改善磁控管的输出频谱,使模拟结构更接近实际情况,考虑了磁钢和极靴的实际尺寸。用MAFIA对磁控管内的磁系统进行建模和模拟。得到的磁场纵向分布有随着径向半径的增大而增大的趋势,这种径向不均匀性与实验测试结果一致。将非均匀的径向阶梯形变化磁场分布带入腔体热测计算,模拟得到的π模工作频率2.437 GHz,实际工作频率2.450 GHz,相对偏差0.5%,并在高频谐波的抑制上获得了输出频谱的显著改善,使微波炉磁控管具有更好的电磁防护和实际应用。

非轴对称磁场对多级降压收集极性能的影响

收集效率和回流率是体现多级降压收集极性能的两个重要指标,本文尝试在收集极表面加上一定弧度的磁钢贴片,以此在收集极内引入非轴对称磁场,通过调节磁场的大小和位置,观察磁场对收集极内电子运动轨迹的影响,寻求实现收集极效率的最大化并抑制二次电子回流。针对某一Ku波段行波管多级降压收集极,加入优化磁场后的计算结果与未加磁场时相比,各电极电流分布发生变化,部分电子被更靠后的电极所收集,中频点处回流率由原来的2.49%降低到0.54%,同时收集效率提高超过3%达到79.07%。收集极性能的改善也为行波管效率的提高提供了保证。

非洲磁异常对地磁场结构及其长期变化的控制作用

地球非偶极磁场在主磁场结构及其长期变化中起着重要作用.非偶极磁场主要表现为行星尺度磁异常,它们是南大西洋磁异常、非洲磁异常、欧亚大陆磁异常、澳洲磁异常和北美磁异常.在这5块磁异常中,非洲磁异常对磁赤道的形状和位置以及全球长期变化特征有极大的影响.非洲磁异常的重要性主要表现在3方面:第一,由于异常区位于赤道这一特殊的地理位置,所以它极大地影响磁赤道的形状和位置.相对于偶极场的地磁赤道而言,异常区所在的中北非洲和中大西洋地区的磁赤道向北移动,最大移动量可达约15°.第二,非洲磁异常的快速西漂对全球长期变化的分布起着决定性作用,它在该异常区西边的中美洲形成了全球最主要的长期变化区,在1900～2005年期间,最大年变率_(max)超过200 nT/a.第三,非洲负磁异常区与其南面的南大西洋正磁异常区相结合,它们的变化使西半球地磁场强度大大减弱,也使全球磁场发生显著畸变.这两块磁异常与深部的反极性斑区有着成因联系.

非均匀恒磁场对低压缺氧小鼠学习记忆障碍的影响

目的 :探讨非均匀恒磁场N极、S极对急性低压缺氧引起的学习记忆障碍是否有改善作用。方法 :4 8只小鼠分为空白对照组、缺氧组、磁场N极 +缺氧组和磁场S极 +缺氧组。采用避暗实验法和自主活动法进行观察。结果 :(1)避暗实验表明 ,磁场N极 +缺氧组、磁场S极+缺氧组的累积错误次数 (M值 )分别为 2 .4 2± 1.0 8与 2 .5 0± 1.17;逃避潜伏期 (EL值 )分别为(71.0 8± 19.5 5 )s与 (5 3.0 0± 19.75 )s ,缺氧组M值为 (3.5 8± 1.0 8)次 ,EL值为 (32 .5 0± 11.6 0 )s ,则表明记忆成绩M值减少 (P <0 .0 1,P <0 .0 5 ) ,EL值延长 (P <0 .0 1,P <0 .0 5 ) ,且磁场N极 +缺氧组的EL值较磁场S极 +缺氧组的EL值延长 (P <0 .0 5 )。 (2 )动物自主活动测定表明 ,缺氧组、空白对照组、磁场N极 +缺氧组和磁场S极 +缺氧组的自主活动次数分别为 10 4± 2 2 .0 7、185± 4 1.15、187± 37.16、182± 2 9.13,缺氧组的明显减少 (P <0 .0 5 ) ,而经磁场处理的两组已恢复到正常水平。结论 :非均匀恒磁场的预防性治疗 ,可改善由低压缺氧造成的记忆功能损害 。

不同方向非均匀磁场对Heisenberg XYZ链中热纠缠的影响

采用纠缠度量方法Negativity研究了包含不同方向非均匀磁场自旋为1的两粒子Heisenberg XYZ链的量子纠缠特性。研究发现,系统处于基态时有量子相变发生,铁磁和反铁磁情形下纠缠的表现行为完全不同,故可以利用这种性质来生成所需纠缠。研究还发现纠缠伴随非均匀磁场的变化有震荡现象,并且x方向和y方向的纠缠存在先消失后复苏现象。纠缠随系统其他参数的变化会因磁场方向的不同而有完全不一样的特征,从而可以通过调节磁场方向、各向异性参数等来提高纠缠值和扩大纠缠范围。

非匀强磁场应用于旋转式磁流变阻尼器的研究

针对旋转式磁流变阻尼器的结构特征分析了阻尼力矩的构成模型,并利用楔形工作面设计,在磁流变工作盘间产生均匀变化的非匀强磁场;进一步研究了楔形工作面设计的磁阻变化计算模型及其产生的非匀强磁场对阻尼器工作效率的影响。实验表明,旋转式阻尼器采用楔形工作面设计时,在相同电流作用下所输出力矩可比平行板设计有明显增大,同时不可通过电流控制的零场力矩稍有增大,对于节能降耗、减小励磁线圈发热等问题提供了一个可行措施。

不同非平衡度磁场环境中溅射等离子体的诊断与分析

采用Langmuir探针对两种不同非平衡度磁场环境中(K值分别为2.78和6.41)的溅射等离子体进行诊断,并使用高斯仪测量靶材表面的磁感应强度,结合靶材表面磁场分布的Ansys软件模拟,分析了等离子体在非平衡磁场环境中的运动规律。结果表明:磁控阴极内侧(靶材表面中部)的溅射等离子体主要参数(离子密度、电子密度及电子温度)在两种不同非平衡度磁场中都具有随靶基距增大而逐渐减小的趋势,大量带电粒子从磁控阴极外端向远离靶材表面的区域运动;K为2.78时的等离子体参数在靶材表面的刻蚀环正上方60 mm范围内明显高于K为6.41时,前者靶材表面的磁感应强度大于后者;向外发散的磁力线数量随K值的增大而增多。

非均匀磁场中磁流体热磁对流的实验研究

建立了测量非均匀磁场条件下圆柱腔体内磁流体热磁对流特性的实验系统,实验结果显示,磁流体热磁对流特性受磁场强度、温差以及磁场梯度方向与温度梯度方向之间关系的控制,当磁场梯度方向与温度梯度方向一致时,外加磁场强化了磁流体的热磁对流过程,且随着磁场强度和温差的增大,热磁对流强度加强。当磁场梯度方向、温度梯度方向以及重力方向三者相同时,磁流体的热磁对流强度最剧烈。

中国境内各阶非偶极子磁场的时空变化

为了研究中国境内各阶非偶极子(ND)磁场,通过最新的地磁场模型CALS10K.1b计算了10000BC—AD 1990年ND磁场在中国境内的时空及能量变化;22,23和24极子磁场零值线主要呈现出从我国中北部向东南部移动,从北部向东部移动,以及从东南部向西北部移动的趋势;除了26极子磁场,其余ND磁场在1500年以后均有"翘尾"现象,其所占主磁场的比值在10000BC—AD 1500年呈震荡变化,从1500年开始快速上升;除了22极子磁场,其它各阶ND磁场能量随时间变化的趋势基本一致.在5650BC年左右,各阶ND磁场能量值均出现高值并随阶数的增大而衰减,反映了在该时间点通过地核发电机产生的磁场能量随径向距离而近似线性衰减,地磁场能量主要源自地球液态外核.将CALS10K.1b模型结果与IGRF11模型对比后,得出CALS10K.1b模型所计算的ND磁场及能量值较为可靠,而两者差异主要源于数据和建模方法的不同.

非均匀磁场中自由表面液态射流的MHD稳定性分析

基于在液态金属实验回路上的实验,对非均匀磁场中液态金属射流的MHD稳定性进行了研究,建立了一个描述射流性能的简化模型。由此简化模型所得的结果与从实验获得的结果相比较表明,它们相当吻合,并发现在此液态金属射流中存在一个固有稳定性区域。

非正弦磁场测量系统的原理与设计

由于商用型高斯计测量时是将信号默认为正弦波信号来处理的,当测量信号是尖脉冲、间隙梯形波等信号源时,测得的磁场值将会严重失真,造成测量数据不准确。以89S52单片机作为控制核心,以霍尔器件A1323作为磁场传感器,利用真有效值转换器AD637将非正弦波电压信号转换成正弦波电压信号,通过模-数转换器ADC0809,利用单片机将测得的电压值转换成磁场强度的数值,并将霍尔探头定标后把测得的磁场强度值显示在液晶LCD1602上,经过验证及实际使用效果良好。

非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法研究

针对三轴磁场传感器校正需要已知的匀强磁场环境的问题,提出了一种非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法。通过改变永磁体相对三轴磁场传感器的相对位置,建立了关于三轴非正交性角度、各轴灵敏度不一致数值和永磁体磁矩的误差校正模型,通过遗传算法优化得到三轴磁场传感器的三轴非正交角度和各轴灵敏度不一致数值。通过改变传感器磁轴方向,将两次反向磁场值取平均值得到了传感器各轴的零点偏移量。通过实验证明了非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法的正确性,为三轴磁场传感器实际工程校正提供了一种有效的手段。