一种获得均匀磁场的新方法——改进型的Helmholtz线圈

提出一种获得均匀磁场的新方法 ,即将Helmholtz线圈改为 3个同半径的串联线圈 ,以得到改进型的Helmholtz线圈 .经计算得到了改进型Helmholtz线圈磁场的简单公式 ,对公式的分析表明 。

Helmholtz线圈、直螺线管及圆电流磁场均匀性分析的简单公式

采用由 Ｈｅｌｍ ｈｏｌｔｚ 线圈、直螺线管及圆电流对称轴上的磁场来计算轴外磁场的方法，求得磁场均匀性的简单公式，并对计算结果进行了讨论．

Helmholtz线圈的磁场分布及应用

分析了Helmholtz线圈的磁场分布及其应用。

大型三维Helmholtz线圈装置正交度测量和计算原理

介绍了从两个非垂直方向测量三维Helmholtz线圈装置的两组铅垂框架的铅垂边杆垂直度的测量方法;建立了依靠测量数据计算铅直杆件倾斜度和倾斜方向的数学模型;同时给出了计算三维Helmholtz线圈装置三组相互垂直框架正交度的方法。

用PENTIUM微机计算HELMHOLTZ线圈的1％均匀磁场区

分别导出了理想的和实际的Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ线圈在其轴线平面内任一点的磁感强度的数学表达式，并采用具有最高代数精度的Ｇａｕｓｓ－Ｌｅｇｅｎｄｒｅ求积公式在Ｐｅｎｔｉｕｍ９０微机上，分别对理想的和实际的Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ线圈进行了系列的数值计算。计算表明，无论理想的还是实际的Ｈｅｌｍｈａｌｔｚ线圈的均匀磁场区都与文献［１］所说的椭球区域有不少差别，尤其发现，具有一定宽度和厚度的实际Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ线圈的均匀磁场区并不是一个连续的区域。

改进型Helmholtz线圈及其磁场均匀性的分析

提出将Helmholtz线圈改为 3个同半径的串联线圈 ,以得到改进型的Helmholtz线圈 .经计算得到了改进型Helmholtz线圈磁场的简单公式 ,对公式的分析表明

HELMHOLTZ线圈磁场分析

利用柱坐标下圆电流磁场分布和迭加原理，借助于椭圆积分求出Helmholtz线圈磁场的一般表达，分析磁场特性，而中心轴线上的场仅仅作为一特殊情况讨论。

Helmholtz线圈与共轴三线圈磁场均匀性分析

在分析Helmholtz线圈磁场分布的基础上,研究等流和等径2种共轴三线圈的方法。结果表明:这2种方法均能改善Hemlholtz线圈磁场的均匀性,其中等流三线圈结构产生的磁场均匀性优于等径三线圈结构。

基于Helmholtz线圈的电子束高速扫描系统设计

针对国内电子束偏转扫描线圈的磁感应强度较低、均匀性较差,扫描速度较慢等不足,基于Helmholtz线圈的工作原理,采用空心结构设计了电子束偏转扫描线圈;提出一种双逆推主电路拓扑结构,使扫描线圈的驱动电压增加一倍,从而提高了扫描线圈驱动电流的变化速度;采用电流霍尔传感器和PID调节电路设计了驱动电流闭环控制电路,并利用Labview软件开发了电子束高速扫描控制程序。结果表明:该电子束高速扫描系统扫描线圈的磁感应强度和均匀性能够满足大角度电子束偏转扫描要求,并有效提高驱动电流的变化速率,可以实现电子束高速扫描。

一种设计Helmholtz线圈的快速优化方法

本文讨论利用Helmholtz线圈结构产生匀强磁场时的线圈参数设计问题。该问题以不均压系数作为指标衡量一个区域磁场的均匀程度,旨在通过参数设计使目标区域磁场最均匀化。在解决这个实际应用背景下的多参数优化问题的过程中,本文通过线圈参数的预估、合理磁感应强度计算方法及优化算法的选取,大幅缩减求解过程中的计算量,提出了基于Matlab的一种更加高效快速的Helmholtz线圈设计方法。

局部放电信号测量的罗氏线圈研究与设计

针对局部放电信号的在线测量与监测需求,文中研究并设计了一种镍锌铁氧体磁芯的宽频带(100 kHz~50 MHz)、高灵敏度(5.64 V/A)罗氏线圈。首先对罗氏线圈的工作模式和频率特性展开分析,通过公式推导出线圈工作于不同模式的条件,以及自积分模式下线圈的频带和灵敏度影响因素,随后用Pspice建立等效电路模型进行线圈参数扫描并对推导的理论进行验证,通过改变线圈几何参数来简化积分条件,确定磁芯尺寸和线圈匝数以及终端电阻的最优取值。最后加工制作了5个相同参数的线圈并通过信号发生器分析线圈方波响应,对其工作模式进行验证,同时对线圈进行了频带与灵敏度的标定,实验结果表明所设计的罗氏线圈性能良好,可满足高频局放信号的测量需求。

新型经颅磁刺激线圈的设计与优化

目的:设计一种新型线圈,并使用屏蔽板优化聚焦面积,以便于线圈能最大程度满足使用要求。方法:以3层头球模型为基础,使用COMSOL仿真软件,建立真实人体头部模型,进行有效性验证后将传统8字形线圈、新型线圈与头部模型进行联合仿真,探究新型线圈最优性能参数。通过增加屏蔽板进一步提高线圈聚焦性,并分析不同屏蔽板窗口尺寸对聚焦性的影响。结果:将新型线圈与传统8字形线圈进行数据对比,新型线圈大脑中磁场强度提高32%、刺激深度提高152%、聚焦面积略有扩大,聚焦性降低7.2%,综合性能优于传统8字线圈。使用600 mm2窗口尺寸的屏蔽板进行优化后,新型线圈的聚焦性提高30%,验证了屏蔽板对线圈性能的影响。结论:证明了新型线圈在性能参数方面的可行性,探究了不同的线圈尺寸和屏蔽板尺寸对评价指标的影响,为经颅磁刺激后续研究奠定基础。

煤矿井下随钻方位电磁波仪器线圈结构设计

随钻方位电磁波仪器是地层界面及异常体地质导向钻进探测系统的重要组成设备,现有仪器常见使用于石油行业,煤矿井下未曾有相关研究,与煤炭行业相比石油仪器通常具有尺寸大、功耗高等缺点。为解决此问题,阐述了该仪器结构设计总体思路,介绍了线圈罩、钻铤、线圈槽、线圈底衬等结构设计和对仪器响应的影响。综合考虑测量信号响应强度及机械强度2个重要因素,设计同时满足探测性能和钻井强度的仪器外壳,并掌握仪器结构影响特征,为仪器设计和实际应用提供理论依据。

列车用直流接触器线圈故障分析及改进

为提升列车用直流接触器线圈质量稳定性,本文基于产品应用过程中出现的绝缘不良、线圈回路开路、线圈烧蚀三种故障模式,采用故障树工具梳理出八条底事件,针对性制定了设计优化、工艺改进、过程管控三类共八条改进方案。最终对三种故障模式设计了五个试验,通过试验验证确认线圈耐压、过程防护、绕线、浸漆、引线、注塑均得到改进。本文对列车用直流接触器线圈故障进行的故障分析和制定的改进方案,可为直流接触器线圈的故障排除和产品迭代提供参考,降低产品故障率,提高质量稳定性。

基于Helmholtz的低感抗电子束偏转扫描线圈仿真

为了提高电子束偏转扫描频率和磁场均匀性,采用Helmholtz空心线圈结构设计了一种低感抗电子枪偏转扫描线圈。采用ANSYS有限元分析软件对偏转扫描线圈的电磁场分布进行仿真,并采用高斯计对线圈内部的电磁场进行了测量,仿真结果与实际测量值基本吻合,线圈内部的磁感应强度大小和电磁场分布的均匀性可以满足电子束高频偏转扫描的要求。实际扫描试验表明,该线圈实现了两点电子束高频偏转扫描,扫描频率可达30 k Hz。

高纯度横波蝶形线圈电磁超声换能器优化设计

蝶形线圈电磁超声换能器(EMAT)能够在铝块中同时激发出超声横波和纵波,接收信号中存在横波反射回波和纵波反射回波,纵波回波会影响缺陷检测的准确性。该文设计了一种变尺寸蝶形线圈EMAT,通过改变线圈不同位置导线的宽度与间距,改变不同位置的换能效率,以实现横波的增强和纵波的抑制。首先,考虑永磁体的空间磁场分布,分析蝶形线圈EMAT不同位置导线所受洛伦兹力与激发超声波类型的关系,结合有限元声场云图,得到EMAT接收信号中存在多个回波的原因;其次,研究线圈参数对换能效率和横波纵波幅值比的影响规律,利用有限元仿真确定变尺寸EMAT的设计参数;最后,制备常规与变尺寸蝶形线圈EMAT,采集无缺陷铝合金试块的回波,结果表明,当永磁体直径与线圈中心宽度比为1.92时,纵波幅值削弱了66.1%,横波幅值增大了36.3%,横纵波幅值比从5.8升至23.1。该文设计的变尺寸蝶形线圈EMAT实现了对纵波的削弱和横波的增强,提升了横波电磁超声内部缺陷检测的可靠性。

钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法

利用掘进巷道超前探水钻孔进行钻孔瞬变电磁法探测钻孔孔壁外围远距离含水体,避免了常规测井方法仅能探测钻孔孔壁岩层的“一孔之见”。目前钻孔瞬变电磁法受全空间效应的影响,接收到的单分量响应不能判别异常体方位;多分量响应可以近似判断异常体的大致方位,但难以通过成像等直观有效的方法对其进行精确定位。基于钻孔瞬变电磁法和方位电磁波测井相关理论,提出了钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法,采用方位线圈作为探测装置,减小线圈互感,增强钻孔瞬变电磁法的探测效果。同时,通过改变线圈旋转角,对钻孔孔壁进行360°扫描,形成钻孔径向全方位探测,旨在对钻孔孔壁外围岩体中的低阻体进行精确定位。首先推导方位线圈的互感解析表达式,探讨方位角对方位线圈互感的影响,通过数值计算确定最佳方位角取值。分别建立均匀介质和含低阻异常体的钻孔全空间三维地质-地球物理模型进行瞬变电磁场数值模拟,分析方位线圈的瞬变电磁法扫描探测多分量响应特征,总结方位线圈扫描探测瞬变电磁响应规律,确定了钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法,即通过钻孔轴向和径向的瞬变电磁响应特征判别钻孔孔壁外围岩体中低阻异常体的位置。最后建立含2个低阻体的地质-地球物理模型,采用最佳方位角的方位线圈进行数值实验,验证了该方法能有效地判别低阻异常体的方位。研究表明:钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测结果可以较好地反映钻孔径向外围岩体中低阻异常体引起的瞬变电磁场异常,全空间视电阻率成像结果分辨率较高。依据钻孔轴向和径向的瞬变电磁响应特征,钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法对钻孔孔壁外围岩体中的低阻异常体具有较高的分辨率及定位精度。研究结果可以为钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法的实际应用提供理论依据。

Helmholtz型空化射流喷嘴结构优化数值模拟研究

目前Helmholtz型空化射流喷嘴结构尺寸偏大,不适用于空化射流洗井解堵作业,且与其相关研究缺乏对射流脉冲特性的评价。为此,利用CFD数值模拟方法探讨了结构参数对Helmholtz型空化射流喷嘴脉冲性能的影响规律,对该类型喷嘴的结构进行了优化。研究结果表明:在入口长度为5~15 mm时,空化射流脉冲特性和入口长度呈反比关系;在出口长度为5~10 mm时,空化射流的脉冲峰值和脉冲幅度与出口长度呈正比关系,脉冲频率基本不受影响;所得喷嘴最优结构尺寸为喷嘴入口直径2.5 mm,入口长度5.0 mm,谐振腔入口圆角1.0 mm,谐振腔直径10.0 mm,谐振腔长度2.0 mm,碰撞壁夹角60°,出口长度10.0 mm,出口直径3.0 mm。研究结果可为空化射流解堵技术中空化射流喷嘴结构优化设计提供理论参考。

基于自谐振线圈参数优化的多中继无线供电系统效率提升研究

印刷电路板(printed circuitboard,PCB)自谐振线圈可以避免绕线引起的偏差,且不受分立补偿电容的影响,应用在多中继无线供电系统中极具前景。针对PCB自谐振线圈结构参数优化不完全所导致的多中继无线供电系统传输效率低下的问题,该文给出了一种用以提升系统传输效率的PCB自谐振线圈结构参数优化设计方法。首先,建立了多中继无线供电系统的传输效率模型,并分析了线圈的电参数对传输效率的影响机理;其次,详细推导了线圈电参数与线圈的匝数、介质厚度、线宽、铜箔厚度、介质损耗角正切值以及介电常数之间的关系;然后,基于上述关系,以传输效率最高为目标,优化了线圈参数;最后,利用优化后的PCB自谐振线圈搭建了一套五线圈无线供电系统实验样机。实验结果表明,采用优化后的PCB自谐振线圈传输效率最高可达76.5%,相比优化前33.1%的传输效率,提高了43.4%。

基于凸型线圈双向电磁力加载的管件电磁翻边成形

传统线圈电磁力单一导致管件翻边角度不佳。本文提出采用凸型线圈管件翻边的方法,通过设计新型线圈,同时为管件翻边提供双向电磁力。建立了两组模型,分别采用传统线圈和凸型线圈驱动管件发生电磁翻边成形,探讨分析了两组管件模型翻边成形过程中的电磁力矢量以及变形速率的变化。结果表明,凸型线圈加载管件翻边时提供的双向电磁力极大地提高了管件变形的流动性,从而提高了翻边角度。此外,相同放电参数下基于凸型线圈的管件翻边角度较传统线圈提高了1.25倍。显然,新型线圈能够在一定程度上改善管件电磁翻边的质量问题,为电磁翻边成形的工业化应用提供更多可能。