Temperature Dependent Zeno Time for a Two Level Atom Traversing through a Thermal Magnetic Barrier in the Framework of Weak Measurement

The Zeno time has been calculated for a metastable two-level atom tunneling through a interacting thermal magnetic field. The process of weak measurement has been utilized for the estimation of the timescale. Zeno time has been shown to be temperature dependent. From the calculation it is evident that the Zeno time decreases with the increase of temperature. Moreover, the result restricts the Zeno time to a maximum limiting value, irrespective of how frequent the measurement process is.

基于霍尔元件的螺线环磁场测量装置及实验设计

根据“新工科”背景下大学物理实验教学的改革需求和霍尔元件发展的新趋势,研制了螺线环磁场测量装置,装置由自制的磁场测试仪、霍尔元件尺、移动导轨和螺线环组成。通过给螺线环通入直流励磁电流(强度可调),使螺线环内部产生稳定的磁场,使用自行设计的霍尔元件移动尺可测量螺线环磁感应强度与励磁电流、环路半径之间的关系,还可以测量螺线环的磁场分布和空气磁导率。相应的实验设计可以帮助学生直观地认识螺线环磁场的分布规律,理解霍尔效应测量磁场的基本原理,深化学生对磁场相关理论的理解,同时促进理论学习与工程应用的融合,培养并锻炼学生分析解决实际工程问题的能力。

基于主动磁化的钢板应力测量性能提升方法研究

提出一种提高基于磁弹效应的钢板应力测量灵敏度和一致性的方法。从力磁耦合理论模型出发,分析强磁化和弱交流磁化对力磁耦合所起的作用:强磁化能通过降低初始磁导率和统一力磁耦合参数,提高应力测量的灵敏度及一致性;弱交流磁化提供小幅振荡磁场,能有效消除干扰磁场影响。开展了基于磁弹法的钢板应力测量有限元仿真研究,表明当初始相对磁导率较低时,应力作用下的钢板法向磁感应强度变化率较大,即应力测量灵敏度较高。开展了不同强磁化条件下不同厚度钢板的拉伸试验,测量其法向磁感应强度变化。实验结果表明:与未磁化相比,强磁化后钢板应力测量灵敏度有数十倍提升,一致性有数倍至百倍提高。其中,3 mm厚度钢板采用单磁铁移动磁化方式的应力测量灵敏度和一致性参数提高至1.665 mGs/MPa和2%;5 mm厚度钢板采用双磁移动磁化方式的应力测量灵敏度提高至1.41 mGs/MPa,采用单磁铁移动磁化方式的一致性参数提高至0.2%;7 mm厚度钢板采用双磁铁移动磁化方式的应力测量灵敏度和一致性参数提高至1.2 mGs/MPa和1.8%。

量子磁场测量技术在生物磁场成像领域的应用现状与产业趋势

量子磁场测量技术可实现磁场测量灵敏度的跨越式发展,近年来成为世界各国及地区的研究热点。首先对量子磁场测量技术的发展进行了简述,然后介绍了量子磁场测量技术在生物磁场成像领域的应用,最后分析了量子磁场测量技术的两大重要应用方向(心磁图仪和脑磁图仪)及其产业现状和未来发展趋势。

微弱低频磁测距信号的高精度测量系统设计

为了提高旋转磁场测距系统(RMRS)的邻井探测距离,研制了一种井下微弱低频磁信号高精度测量系统,介绍了测量系统的总体结构及微弱低频磁信号采集电路的实现方法。针对磁测距信号极微弱、超低频、频带窄的特性,从磁场传感器选型、低频磁信号滤波与采集、电源隔离与稳压处理等方面入手,采用斩波放大器降低超低频闪烁噪声,运用多通道24位Σ—Δ型模/数转换器(ADC)实现多路同步高精度测量,通过噪声水平测试及室外模拟实验验证了系统可行性。结果表明:测量系统能够有效滤除噪声和干扰,极大地提高了低频信号信噪比,低频磁场强度探测分辨率可达到0.1 nT,满足RMRS的测控需求。

高温磁通门传感器设计与实现

针对井下智能导钻工程中使用的传统磁通门传感器不耐高温且在尺寸上无法满足井下狭小空间等问题,设计了工作在175℃高温环境下的高性能数字磁通门传感器。该传感器基于二次谐波法设计,采用SM320F28335GBS作为主控芯片,协调控制激励电路、感应电路、反馈电路与温度数据采集电路,联合磁通门探头实现了高温环境下磁场信号的采集与处理。实验测试结果表明:该高温磁通门传感器的量程为±60000 nT,分辨率为3 nT,线性度为0.03%,与高性能磁通门磁测数据的相关系数为0.927,在175℃高温环境下的磁测数据验证了该数字磁通门样机能够用于高温环境下的磁场测量。

各向异性磁阻传感器的原理及其应用

详细介绍了各向异性磁阻传感器的物理机理,并以HMC1002为例说明其测量原理、芯片以及电路的主要特点,给出了弱磁测量的结果与分析。将HMC1001,HMC1002与倾角传感器相结合,可用于姿态的测量。并介绍了其在场源相关性识别中的作用和应用电路。分析了各项异性磁阻传感器的优点及前景预测。

脉冲涡流无损检测技术综述

不同于传统的谐波激励的涡流检测方法,脉冲涡流检测采用方波或阶跃方式激励,其测量的是涡流在构件中的衰减。由傅里叶理论可知,脉冲涡流激励中包含多种频率成分,根据电磁场理论,低频电磁波有更深的穿透深度,因而也就可能检测出更深的缺陷。由于脉冲涡流检测时,激励已经停止,因而传统涡流阻抗分析方法已经不适用于脉冲涡流检测信号分析,需要寻找新的信号处理方法或数据解释方法;同时由于导磁材料与非导磁性材料特性不同,信号特性差异极大,上述问题不论从理论上还是从工程上对脉冲涡流检测技术都提出了极大的挑战。从检测理论模型、传感器、信号处理方法及工程应用等方面,对脉冲涡流检测技术作论述,指出该技术进一步发展需要研究的问题,更好地推动脉冲涡流检测技术的发展。

旋转磁场井间随钻测距导向系统中微弱频变信号的检测方法

针对旋转磁场信号的微弱且频变的特点,提出并实现一种基于离散傅里叶变换(DFT)双谱峰的频率重构方法。在信号幅度谱主瓣内搜索两个谱峰的频率,以此重构信号频率的初值,运用牛顿迭代算法求解信号的真实频率,恢复信号幅度。通过计算机仿真和室外模拟对算法进行测试。结果表明:仿真结果优于基于DFT的单谱峰方法,模拟试验结果符合磁场信号随距离变化的规律,验证了所提方法的有效性和准确性;该方法能够准确锁定变化的磁场频率,滤除其他频率的杂波和噪声,精确提取出微弱的磁场幅度。

强磁场下微弱信号检测系统设计

为获知母线电流的分布情况,给母线配置提供参考,设计了一个以高精度运放INA114和RAM处理器S3C2440为基础的检测装置,使其在强磁场环境下能完成微小电压和温度信号的测量。阐述了强磁场环境的特点和影响,重点分析了系统的硬件构成,软件设计和系统所采取的抗干扰措施。其中,硬件设计采用了功率谱估计的方法确定信号频段,通过Labview的仿真实验验证了该方法的可行性,并以该频段信息为参考依据设计了低通滤波器。最后,通过试验数据证明了该系统的可靠性,其测量误差小于5%,且在强磁场环境下能实现每秒采集一次数据,实时跟踪电流变化的功能。

三维磁敏传感器的设计及误差分析

采用三维磁敏传感器有助于降低磁场测量系统的复杂性和提高磁场测量速度。介绍了基于霍尔元件的三维磁敏传感器的设计方法,分析了霍尔元件的粘贴角度偏差、传感器的体积对测量精度的影响,并对传感器的总体误差进行了估算,其分析结果对三维集成磁敏传感器的设计具有指导意义。

基于旋转磁偶极子的钻井轨迹高精度导向定位方法

传统随钻测量无法满足水平对接连通井、蒸汽辅助重力驱油中的成对平行井钻井等复杂结构井高精度导向定位技术需求。为直接测量钻头与目标靶点的距离及方位信息,提出了一种基于旋转磁偶极子模型的高精度导向定位方法。通过对动态旋转磁偶极子的磁信号空间传播规律的研究发现,旋转磁偶极子可以等效为正交磁偶极子的叠加,并且存在能够对旋转磁偶极子进行导向定位的特征磁场信号,该特征信号可以通过希尔伯特变换对三轴可测磁信号进行相位解调和幅度解调获得。仿真结果表明,钻头越接近目标靶点,定位误差越小,定位精度越高。基于旋转磁偶极子的钻井轨迹高精度导向定位方法对SAGD成对平行井、煤层气开发水平对接连通井及可溶性盐卤矿井高精度钻井轨迹导向定位具有重要应用价值。

超高速碰撞产生弱磁场线圈测量系统

为了测量超高速碰撞过程中产生瞬态弱磁场的磁感应强度,设计了弱磁场测量的线圈系统。阐述了线圈的设计、线圈等效电路的分析、运算放大器的选择及其功能。理论上探讨了自积分电阻对测量频率的影响。通过超高速碰撞实验得到了产生的弱磁场信号,实验记录的测量信号光滑,表明该测量系统具有较好的抗干扰性能。该测量系统的建立将为超高速碰撞产生等离子体的性能研究提供新的手段。

弱磁场中漏磁检测技术的研究

漏磁(MFL)检测技术是应用最为广泛的铁磁性管道缺陷检测技术。为研究弱磁环境下漏磁检测信号的特征,在磁饱和检测模型的基础上,建立了弱磁激励检测模型,对弱磁激励下的检测精度、信号特征和分布规律进行了研究。结果表明,弱磁环境下,传感器对缺陷具有一定的检测能力,并且内外缺陷的径向检测信号在分布特征上具有明显的差别,而轴向信号分布基本一致。在缺陷宽度一定时,内外缺陷径向检测信号随深度变化规律相反;在缺陷深度一定时,内缺陷的径向检测信号随宽度变化更快一些。研究成果为漏磁检测方法的改进和内外缺陷的辨别提供科学依据。

强激光脉冲电源电磁干扰的仿真与测试

以往对强激光脉冲电源的电磁兼容性设计一般以经验性为主,难以确保电源的稳定性和可靠性。基于电源主体结构,提出一种定量分析和计算强电磁干扰的方法。对传导干扰的仿真和现场测试表明,机架上每米的地电位差小于10V,机壳外的准静态磁场低于0.16×10-4T。测试和计算结果表明,电源电磁兼容性符合设计要求。

飞行器外部磁场干扰补偿的预处理

为了缩短飞行器外部磁场干扰的学习补偿时间,提出了飞行器外部磁场补偿的预处理方法,以简化飞行器在空中的学习补偿过程。该方法利用飞行器外部磁场的特点,将恒定磁场、感应磁场和涡流磁场分离成两部分。先在地面通过测量分别计算出外部磁场干扰的磁场系数,在空中直接用求得的系数进行磁场补偿,再通过自适应滤波滤除剩余干扰。实验表明:该方法大大缩短了空中学习补偿时间,简化了学习过程,经过补偿能检测出1 nT的磁异常信号。

高温直流超导量子干涉器心磁图仪的研制

研制了用于心磁测量的直流高温量子干涉器,并建立了单通道高温直流超导量子干涉器心磁图仪.根据临床诊断标准,在磁屏蔽室内依次调节无磁床的位置,采集了人体胸前平面5×5正方格子上各点的心磁数据.实验结果表明,健康人与心脏病患者的心脏磁场信号存在明显差异.利用该系统,可为心脏病的临床诊断提供有价值的实验数据.

利用正交型锁相放大器实现三维磁场微弱信号检测

变磁场测量(ACFM)是近年兴起的可以定量的无损检测技术,为实现该检测方法,设计了由矩形激励线圈和正方体检测线圈构成的三维ACFM传感器激励和感应空间磁场的变化,提出了利用正交型锁相放大器(LIA)的信号检测方法实现传感器的每个方向毫伏级变化的微弱感应电压信号的精确测量。并在此基础上建立了基于频率扫描技术的缺陷识别模型,结果表明:该检测方法达到了对三维磁场微弱感应信号测量和对任意走向裂纹识别的目的。

高速铁路全并联AT牵引网短路故障情况下磁场环境特性分析

将供电臂划分为3个自耦变压器(AT)区段,建立了全并联AT供电系统的仿真模型,从而得到不同故障下的电流分布,再利用得到的电流计算相应故障下的磁感应强度。计算结果表明:故障点两侧的磁感应强度幅值受故障区段、过渡电阻、故障距离和机车位置的影响较大,有明显区别,而磁感应强度的相角几乎不受影响,差别不大;噪声强度对磁场环境的影响较复杂,当噪声强度大于45 dB时,在不同类型故障发生的情况下,故障点两侧的磁感应强度相角均发生了明显的偏转。

脉冲涡流磁场特征分析

脉冲涡流是近年发展起来的新检测技术,目前还未被广泛应用,主要是因为脉冲信号的解释还处在初期。为了对脉冲信号做出客观的解释,介绍了直接测量导体内部涡流信号,首次观察到脉冲激励时的涡流信号波形。通过时域频域分析得出涡流信号的频率特性与导体深度无关,而与脉冲重复频率有关。这一结论对脉冲涡流技术的工程应用具有指导意义。