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新型无线电能传输三维耦合机构的设计与优化
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作者 李阳 娄志刚 +2 位作者 胡涛成 张博扬 安张磊 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期75-82,共8页
为了进一步提高无线电能传输系统(WPT)的空间自由度,提出了一种新型类半球体状发射机构,从理论角度出发,利用互感叠加原理与等效电路模型分析了三维无线电能传输系统的特性;建立阵列式三维电能传输系统仿真模型,分析不同控制方式下的磁... 为了进一步提高无线电能传输系统(WPT)的空间自由度,提出了一种新型类半球体状发射机构,从理论角度出发,利用互感叠加原理与等效电路模型分析了三维无线电能传输系统的特性;建立阵列式三维电能传输系统仿真模型,分析不同控制方式下的磁场分布规律,分别从距离特性与磁场分布研究系统传输性能,并搭建了无线电能三维传输实验系统,对该发射机构的传输性能进行验证。结果表明:新型结构最远可在400 mm处实现效率为19.2%的能量传输;在相同距离下,处于同一水平面的负载线圈在各方向接收功率最大效率偏差仅为8%,具有高均匀度磁场;该新型三维耦合机构具有空间高自由度、无方向性等良好的传输性能。 展开更多
关键词 无线电能传输(WPT) 三维发射线圈 空间高自由度 传输特性
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胃肠道胶囊机器人无线能量传输系统中发射线圈优化设计
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作者 佘健健 华浩然 +1 位作者 李宝军 陈将伟 《磁性材料及器件》 CAS 2024年第2期37-43,共7页
基于无线能量传输的模型与原理,仿真分析了几种不同类型发射线圈的磁场分布。结果表明,线圈磁芯开口大小、磁芯与空气界面的形状、线圈放置的位置都会对发射线圈附近磁场分布产生影响。进而优化出扇环型发射线圈,当线圈中通以频率218 kH... 基于无线能量传输的模型与原理,仿真分析了几种不同类型发射线圈的磁场分布。结果表明,线圈磁芯开口大小、磁芯与空气界面的形状、线圈放置的位置都会对发射线圈附近磁场分布产生影响。进而优化出扇环型发射线圈,当线圈中通以频率218 kHz、幅值1.125 A的电流时,可在一定的空间区域形成3.0~4.7 G、比较均匀的磁场,满足胃肠道胶囊机器人的供能需求。相较于已有同用途的发射线圈,优化设计的发射线圈结构简单、整体尺寸显著缩小,同时采用较小的电流就能满足供能需求。研究工作可为优化设计无线能量传输系统中的发射线圈提供新的思路和可行途径。 展开更多
关键词 胃肠道胶囊机器人 无线能量传输 发射线圈 磁芯 磁场
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基于滑模控制的轨道式无线电能传输系统设计
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作者 赵荣强 胥飞(指导) 《上海电机学院学报》 2024年第1期20-25,共6页
为解决轨道式无线电能传输(WPT)系统动态稳定性较差且效率不高的问题,借助Maxwell仿真软件,分别搭建传统E型和C型铁氧体绕制的接收线圈模型,对比分析发现后者传输效率比前者高5%。通过对基于LCC-S的高阶补偿电路建模分析,利用Matlab绘... 为解决轨道式无线电能传输(WPT)系统动态稳定性较差且效率不高的问题,借助Maxwell仿真软件,分别搭建传统E型和C型铁氧体绕制的接收线圈模型,对比分析发现后者传输效率比前者高5%。通过对基于LCC-S的高阶补偿电路建模分析,利用Matlab绘图找出系统传输效率最优参数。为解决接收端在移动时耦合系数变化造成电压不稳定的问题,提出一种无抖动滑模控制算法,并在Matlab/Simulink分别搭建基于PI控制和滑模控制模型,仿真分析得出滑模控制在耦合系数变化较大时稳压效果优于PI控制,最后搭建WPT系统样机并进行实验。结果表明:当接发线圈相对距离在一定范围内变化时,电压能维持在预设值,并且传输效率不低于81%,进一步验证了本文算法的有效性及可行性。 展开更多
关键词 无线电能传输 新型接发线圈结构 滑模控制 高阶补偿拓扑
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An efficient calibration method for SQUID measurement system using three orthogonal Helmholtz coils 被引量:1
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作者 李华 张树林 +2 位作者 张朝祥 孔祥燕 谢晓明 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第6期585-588,共4页
For a practical superconducting quantum interference device(SQUID) based measurement system,the Tesla/volt coefficient must be accurately calibrated.In this paper,we propose a highly efficient method of calibrating ... For a practical superconducting quantum interference device(SQUID) based measurement system,the Tesla/volt coefficient must be accurately calibrated.In this paper,we propose a highly efficient method of calibrating a SQUID magnetometer system using three orthogonal Helmholtz coils.The Tesla/volt coefficient is regarded as the magnitude of a vector pointing to the normal direction of the pickup coil.By applying magnetic fields through a three-dimensional Helmholtz coil,the Tesla/volt coefficient can be directly calculated from magnetometer responses to the three orthogonally applied magnetic fields.Calibration with alternating current(AC) field is normally used for better signal-to-noise ratio in noisy urban environments and the results are compared with the direct current(DC) calibration to avoid possible effects due to eddy current.In our experiment,a calibration relative error of about 6.89 × 10-4is obtained,and the error is mainly caused by the non-orthogonality of three axes of the Helmholtz coils.The method does not need precise alignment of the magnetometer inside the Helmholtz coil.It can be used for the multichannel magnetometer system calibration effectively and accurately. 展开更多
关键词 SQUID MAGNETOMETER Tesla/volt coefficient calibration three-dimensional Helmholtz coil
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多维无线能量传输系统的设计与优化 被引量:1
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作者 吴劲斌 颜国正 +2 位作者 文人庆 王志武 庄浩宇 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第15期2218-2226,共9页
为实现胃肠道胶囊机器人多维无线能量传输,减小接收线圈的绕制维度、体积与产热,设计了一种双维正交矩形螺线管对发射线圈结构。可通过控制不同组发射线圈的电流来改变合成磁场方向,同时该结构发射线圈内部可嵌入磁芯,其线圈间距也可根... 为实现胃肠道胶囊机器人多维无线能量传输,减小接收线圈的绕制维度、体积与产热,设计了一种双维正交矩形螺线管对发射线圈结构。可通过控制不同组发射线圈的电流来改变合成磁场方向,同时该结构发射线圈内部可嵌入磁芯,其线圈间距也可根据检测者体型灵活调整,减小功率损耗。建立了所构建无线能量传输系统的理论模型,通过有限元仿真验证磁芯对系统性能的提高,最后通过搭建实验平台进行测试,优化了单维接收线圈的参数,同时实验验证了该系统在不同发射线圈间距下的可行性。实验结果表明,在线径为0.05 mm的条件下,所构建系统接收线圈的最佳绕制股数为12,优化后的匝数为120。当发射电压为15 V,发射线圈间距为300 mm的条件下得到的中心最小接收功率为1578 mW,能量传输效率为3.85%。该系统在300~500 mm发射线圈间距下均可满足胶囊机器人的功率需求。 展开更多
关键词 无线能量传输 胶囊机器人 发射线圈 接收线圈
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肠道机器人无线供能的混合式三维发射线圈特性研究
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作者 庄浩宇 颜国正 +2 位作者 费倩 汪炜 赵凯 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期545-551,共7页
在不同位置和姿态下,为满足肠道机器人通过无线方式稳定获取能量的需要,同时尽可能减小肠道机器人的体积,需要发射线圈具有产生空间多维磁场的能力.提出一种混合式的发射线圈结构,采用亥姆霍兹线圈对与鞍形线圈对组合的方式,其结构紧凑... 在不同位置和姿态下,为满足肠道机器人通过无线方式稳定获取能量的需要,同时尽可能减小肠道机器人的体积,需要发射线圈具有产生空间多维磁场的能力.提出一种混合式的发射线圈结构,采用亥姆霍兹线圈对与鞍形线圈对组合的方式,其结构紧凑并可利用自身的对称性,能够通过旋转产生无死区的三维空间磁场.对两种线圈形式的特性以及组合后的特性分别进行分析.仿真和实验结果表明,在2 A电流激励下,在线圈中心处具有最低3.44%的传输效率和1 204 mW的接收功率,位置均匀性最低为88.1%,能够实现能量的空间三维覆盖. 展开更多
关键词 肠道机器人 三维能量发射线圈 近场无线能量传输 磁耦合谐振
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植入式电刺激系统发射线圈抗空间敏感性设计
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作者 李银 邹远文 黄忠兵 《现代电子技术》 2023年第15期135-139,共5页
基于电感耦合的无线电能传输方法广泛应用于医疗植入体进行功率和信号传输。临床前研究多用自由活动的小型啮齿类动物,这要求发射线圈在动物活动范围内产生均匀磁场,使动物体内植入体能量接收保持空间稳定性。文中提出了两种构型的发射... 基于电感耦合的无线电能传输方法广泛应用于医疗植入体进行功率和信号传输。临床前研究多用自由活动的小型啮齿类动物,这要求发射线圈在动物活动范围内产生均匀磁场,使动物体内植入体能量接收保持空间稳定性。文中提出了两种构型的发射线圈,分别为空间⁃盘形组合发射线圈和盘形叠加组合发射线圈。COMSOL Multiphysics仿真结果表明:空间⁃盘形组合的发射线圈可明显降低因发射⁃接收线圈距离变化而产生的电能输出波动;盘形叠加组合发射线圈可显著降低线圈间中心轴偏移敏感性。这两种发射线圈可用于抗空间敏感性的动物实验设计。 展开更多
关键词 植入式 电刺激 稳定性 发射线圈设计 电感耦合 无线能量传输 COMSOL Multiphysics
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井孔三分量时间域电磁探测自适应恒压钳位发射技术
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作者 赵子杨 刘丽华 +3 位作者 柯振 晏使楚 刘小军 肖占山 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4403-4412,共10页
针对井孔远探测需求,提出一种应用于井孔三分量时间域电磁探测的自适应恒压钳位发射技术。针对井孔全空间探测应用场景,设计一种三分量动态发射线圈,通过动态控制实现三分量电磁发射。通过小型化大功率发射电路、无源自适应恒压钳位方... 针对井孔远探测需求,提出一种应用于井孔三分量时间域电磁探测的自适应恒压钳位发射技术。针对井孔全空间探测应用场景,设计一种三分量动态发射线圈,通过动态控制实现三分量电磁发射。通过小型化大功率发射电路、无源自适应恒压钳位方法与三分量动态发射线圈,在井孔空间实现多维立体时间域电磁远探测,并进行相应井孔探测仪器的集成与测试。研究结果表明:在狭小空间和有限功率条件下,自适应恒压钳位发射技术突破传统钳位方法钳位电压固定、关断时间不可调的局限性,通过发射参数实时采集反馈及相应控制策略实现自适应钳位整形作用,对发射电流下降沿过程进行自动优化与控制,实现关断速率自适应调整。基于该技术的电磁发射系统可以实现三分量动态高质量电流脉冲稳定大功率发射及发射电流关断速率自适应可调。 展开更多
关键词 时间域电磁法 井孔电磁探测 无源自适应恒压钳位 三分量发射线圈
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多发射线圈准全向无线充电研究
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作者 唐自强 郭锋 +1 位作者 赖禹同 郝伯强 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第3期27-30,35,共5页
为了实现高效的无线充电能量传输,提出使用2个正交的平面螺旋线圈作为发射端,实现了全向充电,且使得产生的磁场在空间中的分布更加均匀。研究了该结构的磁场强度,并通过MATLAB仿真软件进行了分析。根据磁场模型的分析,比较了两正交平面... 为了实现高效的无线充电能量传输,提出使用2个正交的平面螺旋线圈作为发射端,实现了全向充电,且使得产生的磁场在空间中的分布更加均匀。研究了该结构的磁场强度,并通过MATLAB仿真软件进行了分析。根据磁场模型的分析,比较了两正交平面螺旋线圈结构和两正交圆柱螺旋线圈结构的全向性。通过Maxwell仿真软件对两正交平面螺旋线圈进行了有限元分析。实验结果表明:正交平面螺旋发射线圈也可以产生效果不错的旋转磁场。当使用相同长度的线圈来绕制,且平面螺旋线圈外半径等于圆柱螺旋线圈的半径时,平面螺旋正交线圈产生的磁场分布更均匀,全向性更好。 展开更多
关键词 无线充电 平面螺旋正交线圈 全向性 多发射线圈 旋转磁场
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基于平面螺旋发射线圈的胶囊机器人无线供能系统的设计与优化
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作者 梅远腾 李旻 《电测与仪表》 北大核心 2023年第6期19-25,共7页
针对传统环绕式发射线圈的尺寸过大及穿戴不便等问题,文章提出了一种使用平面螺旋线圈作为发射线圈的胶囊机器人无线供能系统,有效地减小了发射线圈的尺寸,同时避免了穿戴不便的问题,提高了胶囊机器人无线供能系统的适用性。论文给出了... 针对传统环绕式发射线圈的尺寸过大及穿戴不便等问题,文章提出了一种使用平面螺旋线圈作为发射线圈的胶囊机器人无线供能系统,有效地减小了发射线圈的尺寸,同时避免了穿戴不便的问题,提高了胶囊机器人无线供能系统的适用性。论文给出了系统的等效电路模型,研究了系统传输效率与系统参数的关系;对接收端线圈匝数进行了优化,提高了系统的传输效率;通过阻抗变换将负载的等效阻抗优化为最优负载。最后对基于该方案的无线能量传输系统进行了实验验证。结果表明,样机系统在10 cm传输距离下的传输效率达到了8.8%,传输功率超过了1 W。 展开更多
关键词 胶囊机器人 无线能量传输 平面螺旋线圈 线圈优化 阻抗变换
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A proton birdcage coil integrated with interchangeable single loops for multi-nuclear MRI/MRS
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作者 Yi ZHANG Zhiyan QUAN +4 位作者 Feiyang LOU Yujiao FANG Garth J.THOMPSON Gao CHEN Xiaotong ZHANG 《Journal of Zhejiang University-Science B(Biomedicine & Biotechnology)》 SCIE CAS CSCD 2024年第2期168-180,共13页
Energy metabolism is fundamental for life.It encompasses the utilization of carbohydrates,lipids,and proteins for internal processes,while aberrant energy metabolism is implicated in many diseases.In the present study... Energy metabolism is fundamental for life.It encompasses the utilization of carbohydrates,lipids,and proteins for internal processes,while aberrant energy metabolism is implicated in many diseases.In the present study,using three-dimensional(3D)printing from polycarbonate via fused deposition modeling,we propose a multi-nuclear radiofrequency(RF)coil design with integrated 1H birdcage and interchangeable X-nuclei(^(2)H,^(13)C,^(23)Na,and^(31)P)single-loop coils for magnetic resonance imaging(MRI)/magnetic resonance spectroscopy(MRS).The single-loop coil for each nucleus attaches to an arc bracket that slides unrestrictedly along the birdcage coil inner surface,enabling convenient switching among various nuclei and animal handling.Compared to a commercial 1H birdcage coil,the proposed 1H birdcage coil exhibited superior signal-excitation homogeneity and imaging signal-to-noise ratio(SNR).For X-nuclei study,prominent peaks in spectroscopy for phantom solutions showed excellent SNR,and the static and dynamic peaks of in vivo spectroscopy validated the efficacy of the coil design in structural imaging and energy metabolism detection simultaneously. 展开更多
关键词 Energy metabolism Magnetic resonance imaging(MRI) Magnetic resonance spectroscopy(MRS) Multi-nuclear Radiofrequency coil three-dimensional(3D)printing
原文传递
大功率无线电能传输系统能量发射线圈设计、优化与验证 被引量:36
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作者 张献 杨庆新 +2 位作者 崔玉龙 刘会军 金亮 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期12-18,共7页
如何对电磁线圈进行合理的设计及优化是无线电能传输系统设计时需要解决的关键问题之一。本文提出了无线电能传输系统的直接场路耦合算法模型,并通过参数求解的方法计算了不同半径的单匝线圈空间磁场及电路参数的整体变化趋势,从而得出... 如何对电磁线圈进行合理的设计及优化是无线电能传输系统设计时需要解决的关键问题之一。本文提出了无线电能传输系统的直接场路耦合算法模型,并通过参数求解的方法计算了不同半径的单匝线圈空间磁场及电路参数的整体变化趋势,从而得出与线圈设计相关的指导原则。然后根据大功率电磁耦合谐振式无线电能传输系统的特点设计了三种不同结构发射线圈,计算了电气特性并通过实验进行验证。实验结果表明,五组并绕盘型线圈与其他结构线圈相比具有更低的电感量与更高的谐振频率,并且实际工况下中心轴向磁场强度与沿轴向磁场较大,适合作为发射线圈形式。通过采用本文分析方法可有效避免设计和试验的盲目性。 展开更多
关键词 无线电能传输 场路耦合 发射线圈 盘式并绕线圈
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脉冲磁场测量系统的研制和标定 被引量:10
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作者 任晓明 傅正财 +1 位作者 黄晓虹 孙伟 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期980-983,988,共5页
为了评估雷击建筑物或其附近室内的脉冲磁场水平,研制了一套由自制磁场探测线圈与光纤传输系统集成的脉冲磁场测量系统.光纤传输系统的灵敏度系数通过正弦波发生器进行标定.8/20μs冲击电流发生器输出端连接直径为0.3 m的单匝线圈组成... 为了评估雷击建筑物或其附近室内的脉冲磁场水平,研制了一套由自制磁场探测线圈与光纤传输系统集成的脉冲磁场测量系统.光纤传输系统的灵敏度系数通过正弦波发生器进行标定.8/20μs冲击电流发生器输出端连接直径为0.3 m的单匝线圈组成磁场发生器,磁场探测线圈通过固定在单匝线圈的中心进行标定.试验结果表明,该系统能够有效地测量脉冲磁场,磁场探测线圈的B/U标定系数误差小于3%. 展开更多
关键词 探测线圈 光纤传输系统 脉冲磁场 磁场发生器
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频率可选的地下金属管线探测仪发射机的设计 被引量:6
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作者 凌振宝 刁庶 王君 《吉林大学学报(信息科学版)》 CAS 2008年第5期465-470,共6页
为解决国内地下金属管线探测仪发射机存在发射频率单一、功率较低的问题,设计了一种基于电磁法原理的新型地下金属管线探测仪发射机。该发射机采用磁偶极感应法,以SPCE061A凌阳单片机为控制核心,将传统的配谐电容技术与先进的集成芯片... 为解决国内地下金属管线探测仪发射机存在发射频率单一、功率较低的问题,设计了一种基于电磁法原理的新型地下金属管线探测仪发射机。该发射机采用磁偶极感应法,以SPCE061A凌阳单片机为控制核心,将传统的配谐电容技术与先进的集成芯片技术相结合,实现了整机性能的优化和智能控制,并具有4种可选的发射频率。实验表明,该仪器指标达到设计要求,最大发射功率大于12 W,实现了发射功率的8级可调,能实时显示发射信号的频率和发射功率,并具有结构简单、可靠性高、成本低等特点,满足实际工程不同地质条件下地下金属管线探测的需要。 展开更多
关键词 发射机 金属管线 配谐电容 发射线圈
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航空电磁发射线圈自感系数的精确计算 被引量:9
15
作者 李军峰 李文杰 《物探化探计算技术》 CAS CSCD 2007年第S1期17-20,15+14,共6页
基于Maxwell计算螺线管电感量的方法,这里给出了适于编程计算单匝回线及多匝多层同轴空心线圈自感系数的的算法。根据航空电磁发射线圈的特点构造了几个模型,用以验证该计算方法的正确性,并表明了本文提供的算法和程序,可以为航空电磁... 基于Maxwell计算螺线管电感量的方法,这里给出了适于编程计算单匝回线及多匝多层同轴空心线圈自感系数的的算法。根据航空电磁发射线圈的特点构造了几个模型,用以验证该计算方法的正确性,并表明了本文提供的算法和程序,可以为航空电磁线圈的优化设计提供理论和数据支持。 展开更多
关键词 自感系数 互感系数 AGM算法 航空电磁发射线圈
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一种用于开放式MRI的射频发射线圈设计 被引量:3
16
作者 魏树峰 杨文晖 +1 位作者 郭丽慧 王慧贤 《波谱学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期354-360,共7页
介绍了一种用于开放式MRI系统的射频发射线圈.此发射线圈为上下2个相同的线圈,分别安装在磁体的2极,两线圈采用非对称的正交方式放置.线圈为矩形螺线管结构,通过电磁场数值计算的方法对线圈的匝间距进行了优化,使线圈在300mm的球形区域... 介绍了一种用于开放式MRI系统的射频发射线圈.此发射线圈为上下2个相同的线圈,分别安装在磁体的2极,两线圈采用非对称的正交方式放置.线圈为矩形螺线管结构,通过电磁场数值计算的方法对线圈的匝间距进行了优化,使线圈在300mm的球形区域内达到偏差不超过3dB的均匀性要求.根据优化结果制作了一套用于0.23T开放式MRI系统的发射线圈,并对线圈的均匀性及射频发射的效率进行了测试.测试结果表明,线圈具有较高的发射效率和较好的均匀性,由此验证了设计方案的可行性. 展开更多
关键词 磁共振成像(MRI) 射频发射线圈 垂直场 电磁场数值计算
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开放式永磁磁共振成像系统中的平板式正交发射线圈的设计 被引量:1
17
作者 褚旭 朱晓敏 蒋晓华 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2005年第2期32-36,共5页
为了提高平板式射频发射线圈的性能,设计了一种正交发射线圈。线圈的结构由优化过程确定,优化目标为产生单位磁场强度所需要的功率,约束条件为成像区域内磁场的均匀度和区域外磁场的快速衰减。为了减小线圈的发射电阻,采用实验方法对导... 为了提高平板式射频发射线圈的性能,设计了一种正交发射线圈。线圈的结构由优化过程确定,优化目标为产生单位磁场强度所需要的功率,约束条件为成像区域内磁场的均匀度和区域外磁场的快速衰减。为了减小线圈的发射电阻,采用实验方法对导体元件的尺寸和调谐点的分布进行了优化。为了解决单元线圈间的电磁耦合问题,采用了一种π型解耦电路。为一台0 3T磁共振成像系统实际制作了一个发射线圈,并给出解耦电路的调试结果。 展开更多
关键词 核磁共振成像 射频线圈 正交线圈 发射线圈
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相变蓄热装置的研制及放热性能测试 被引量:11
18
作者 马贵阳 郑平 龚智立 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2005年第4期55-57,61,共4页
相变蓄热装置因其体积小、蓄热量大、放热温度均匀等特点在热能储存方面有很广阔的应用前景。针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象,研制开发了一种在低谷用电时段储存电能、在用电高峰时放热的相变蓄热装置,装置中... 相变蓄热装置因其体积小、蓄热量大、放热温度均匀等特点在热能储存方面有很广阔的应用前景。针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象,研制开发了一种在低谷用电时段储存电能、在用电高峰时放热的相变蓄热装置,装置中加装了强化传热的导热翅片和放热的换热盘管。在不同出水流量下对放热过程中的热工参数进行了测量。通过对测试结果分析可知,导热翅片起到很好的强化传热作用,此设备具有体积小、蓄热量大、放热均匀、便于控制等特点。它适用于对热能的储存,也便于把储存的热能以多种形式供给用户。 展开更多
关键词 相变蓄热 导热翅片 换热盘管 强化传热
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用于胃肠道微型机器人的组合螺线管式无线能量发射系统研究 被引量:7
19
作者 姜萍萍 付文浩 +1 位作者 王志武 颜国正 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期114-122,共9页
为保障胃肠道微型机器人在体内稳定、可靠工作,以扩大无线能量传输系统的工作范围、提高接收能量及其稳定性为目标,研究了新型组合螺线管式无线能量发射系统。通过有限元仿真分析,确定发射线圈的最佳结构及结构参数。基于最小传输能量... 为保障胃肠道微型机器人在体内稳定、可靠工作,以扩大无线能量传输系统的工作范围、提高接收能量及其稳定性为目标,研究了新型组合螺线管式无线能量发射系统。通过有限元仿真分析,确定发射线圈的最佳结构及结构参数。基于最小传输能量要求及所提出的发射线圈性能评估指标,优化确定发射线圈的匝数。研制的发射线圈尺寸为50 cm×50 cm×42 cm,较传统的亥姆霍兹线圈在轴线方向上扩大了17 cm,可以更完整的覆盖人体胃肠道区域。实验结果表明,采用边长为12 mm的三维正交能量接收线圈,在发射线圈内任意位置及姿态下,负载接收能量超过660 mW。在发射线圈非边缘区域,接收能量的位置稳定度超过了80%,能够较好的满足为胃肠道微型机器人供能的实用要求。 展开更多
关键词 胃肠道微型机器人 无线能量传输系统 组合螺线管式能量发射线圈 性能评估指标 位置稳定度
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胶囊机器人无线能量传输系统设计 被引量:5
20
作者 杨凯 颜国正 高晋阳 《北京生物医学工程》 2016年第5期510-515,共6页
目的胶囊内镜机器人受尺寸限制和安全性等因素的影响,传统锂电池或拖缆式供能已不能满足要求,如何提供有效的供能方式成为其发展的重大瓶颈。随着无线供能方式的提出,基于电磁感应的无线能量传输被视为一种有效解决该问题的供能方式。... 目的胶囊内镜机器人受尺寸限制和安全性等因素的影响,传统锂电池或拖缆式供能已不能满足要求,如何提供有效的供能方式成为其发展的重大瓶颈。随着无线供能方式的提出,基于电磁感应的无线能量传输被视为一种有效解决该问题的供能方式。方法设计了一个在任意姿态下接收线圈均能高效稳定供能胶囊机器人的无线能量传输系统。首先设计了符合赫姆霍兹线圈结构的双螺线管对线圈作为发射线圈,再结合机器人结构特征设计新型的磁芯结构和绕线方式,构成新型三维正交接收线圈。最后在由发射线圈和体外控制电路组成的可调谐发射平台上进行了0~360°范围内系统有效接收效率的测试。结果该系统能量传输效率在线圈任意姿态不低于4.95%,解决了因接收线圈姿态变化导致的供能不足问题。结论在输入功率为10.88 W条件下能提供最少544 m W的能量,实验验证了该系统的可行性。 展开更多
关键词 胶囊机器人 无线能量传输 发射线圈 三维正交接收线圈 绕线 能量传输效率
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