离散电流对精密线圈磁场影响的研究

研究了通常用电流片模型来近似计算线圈磁场时被忽略的由于导线电流的离散而引起的附加磁场的变化规律,指出此种附加磁场会随着离开导线距离的增加而迅速衰减.此结论可用于指导精度要求较高的线圈磁场系统的设计,如用于质子回旋磁比γp′测量的高精度亥姆霍兹线圈的设计和用于普朗克常数h测量的焦耳天平系统中的精密互感线圈的设计等.     

C8051F340在亥姆霍兹磁场测量中的应用

亥姆霍兹线圈产生的磁场具有广泛的物理应用。利用霍尔传感器件,自带USB2.0以及10位快速A/D的高性能单片机C8051F340,研制了单芯片（SOC）高速磁场数据测量装置,编写了磁场数据采集处理程序,设计了中心距可调的亥姆霍兹线圈,并用所研制的仪器进行了轴向磁场分布测量。结果表明,该实验装置测量精度高,实时性好,实验手段先进,可扩展为多个设计性物理实验。     

感应式磁声成像脉冲磁场发生系统的研究

介绍了感应式磁声成像系统的关键部件脉冲磁场发生系统的设计.给出了脉冲磁场发生系统的电路构成和工作原理;在对储能电容器RLC电路进行分析的基础上,确定了对电容的充电和放电的控制时序,对各元件的参数进行了计算;介绍了其中的关键部件8字形线圈的构成,并对8字形线圈产生的脉冲磁场随充电电压、线圈正中央垂直高度的变化关系进行了分析,给出了实验波形.     

脉冲磁场传感器的理论计算与检测

本文通过对脉冲感应型磁场传感器的感应电压进行精确的理论推导，得到检测量与传感器结构、激励磁场、被测磁场之间的定性关系，讨论两种测量方案：单线圈双向励磁和双线圈单向励磁，它们的误差来源、影响和消除措施，从而得出各自的适用范围。     

散热通道式线圈电感分析与计算

针对工程应用中线圈长期工作散热困难现象,设计了一种有利于散热的新型通道式线圈;为解决常规方法无法求解新型线圈电感值问题,提出了一种计算新型线圈电感的方法,将线圈尺寸转换为当量尺寸,转化后的线圈起名为等效线圈,并利用矢量磁场的方法求出线圈的电感,所求数值与实际测量值相吻合,为线圈在工程中的应用打下基础。     

基于Maxwell的磁场发生装置设计及分析

为了实现混有钕铁硼粉末的水凝胶磁化,设计了一种基于亥姆霍兹线圈的新式磁场发生装置.利用Maxwell软件3D模块绘制出磁场系统的三维模型,采用Magnetostatic静磁场求解器分析了增设的辅助线圈距离变化对场强的影响,得到了磁场发生装置的优化结构;再对比磁场发生装置和亥姆霍兹线圈的中心磁场强度和磁感线分布密度,验证...     

无源线圈在电磁感应溶液测量中的增强效应

将一只由线圈与电容元件共同组成的无源线圈放置于探测线圈与待测电解质溶液组成的测量系统中,借助无源线圈与两者之间的电磁感应耦合,可在谐振频率点附近提高测量系统的探测性能。以塑料容器内0~5%质量分数浓度的Na Cl溶液为探测目标,对无源线圈置于目标溶液前侧及背侧两种情况下的阻抗谱进行了实验分析。结果表明,相同探测距离下,介入无源线圈的测量系统对电解质溶液的浓度表现出更高的灵敏度。当目标溶液位于探测线圈敏感距离之外时,介入无源线圈后依然可实现有效的溶液浓度测量。无源线圈的这种增强效应可提升电磁感应系统的有效探测距离,实现电解质溶液或生物组织等低电导率物质的远距离非接触测量。     

直流叠加脉冲电流波形宽频带电流传感器

提出了一种用于测量直流叠加脉冲电流波形的电流传感器。该传感器由两个磁芯组成,一个工作于磁通门状态,另一个基于罗氏线圈原理。为了将磁通门与罗氏线圈检测技术集成在一起,引入了一个反馈绕组,有效克服了脉冲磁场与直流磁场对磁芯工作状态的影响。基于理论分析制作了样机。实验结果表明,所提出的电流传感器能有效测量直流叠加脉冲电流波形:有效测量频带为340 k Hz,直流分量的测量误差为0.6%;低频段与高频段交点处的测量误差最大,最大测量误差为1.5%。     

脉冲磁场梯度分布形态的测量

本文阐述了利用微型双线圈法测量脉冲磁场梯度的分布形态。微型线圈由于点性好,能较真实地反映微小空间场的分布形态。文中说明了通过调节“对称电路”补偿双线圈的不一致性。微型线圈输出信号微弱。在测量梯度时,两线圈串联反接、输出信号更弱。因此,测量仪器应足够灵敏、分辨率高,且应快速和自动。基于这些要求,设计了测量脉冲信号幅值的仪器,它可同时兼用直读法和交直流比较法两种方法。前者能快速、自动地打印测量数据,后者则有较精确的读数。可用后一方法对前一方法进行校正。仪器与测量线圈配合,测量重复性一般可优于±0.1％。此外,还用了一台能有X、Y、Z三个方向位移的铣床作机械工作台,组成了整套测量系统。用它对一个工艺四极透镜孔中的脉冲场梯度的分布形态进行了测定。测量结果表明透镜孔中磁场梯度分布形态为“马鞍形”。同时还显示了此类透镜磁场的三维特徵。     

基于双匝线圈的轻便式核磁共振找水仪研制

核磁共振系统测量时,需要产生较高的激发磁矩来完成对深层地下水的激发.为满足发射功率的要求,现有核磁共振探测系统的体积和重量较为庞大.提出一种利用多匝线圈进行探测的方法,在不损失探测深度的前提下,可以降低系统的发射功率,达到仪器系统轻便化的目的.通过理论计算,得出了利用75 m双匝线圈发射150 A电流,可达到100 m核磁共振测深的结论.研制出的轻便型系统体积和重量是现有商品化核磁共振系统的1/6左右,具有一体化、操作简便、性能稳定等优点.给出了系统关键结构的设计方法和测试结果,通过野外对比试验、重复试验及实际打井验证等手段,证明了所研制的轻便型系统对地下水探测的有效性.     

瞬态脉冲磁场频谱分析

当线圈中通过上升沿为纳秒级的脉冲电流时,在脉冲电流的激励下,线圈中产生感应脉冲磁场,该磁场以介质磁化的方式向外传播,从而产生激磁波。利用傅里叶积分对脉冲磁场进行频谱分析,讨论了脉冲磁场大小随所选择频率上限之间的关系。     

超磁致伸缩换能器驱动磁场均匀性的研究

给出超磁致伸缩换能器驱动磁场均匀性概念后,论述了超磁致伸缩换能器驱动磁场宜用电磁感应强度表示。建立了ANSYS2D有限元模型,分析了超磁致伸缩棒、线圈长度、磁路闭合与否、补偿线圈等对磁场均匀性的影响,得出了明确的结论。该分析结果已经用于指导超磁致伸缩换能器的设计,取得良好的效果。     

磁场分布对多磨头磁流变抛光材料去除的影响

为研究磁场分布对材料去除的影响,设计轴向充磁异向排布、轴向充磁同向排布、径向充磁异向排布、径向充磁同向排布4种磁铁充磁和排布方式,利用有限元软件Maxwell仿真不同磁场的磁力线分布及抛光轮表面的磁感应强度分布,并采用数字特斯拉计测量实际磁感应强度。对单晶硅基片进行定点抛光试验,检测抛光斑沿抛光轮轴向的去除轮廓及峰值点的表面形貌。仿真和实际磁感应强度检测结果表明,不同磁场分布方式对抛光区的磁场分布有很大影响,磁铁轴向充磁同向排布与径向充磁异向排布时,具有较高的磁场强度和较好的多磨头效果。定点抛光试验表明,采用轴向充磁同向排布与径向充磁异向排布这两种方式时,能实现多点加工,其中轴向充磁同向排布时加工效率较高;但采用径向充磁同向排布时,由于抛光区磁感应强度较低,磁流变微磨头无法对工件进行有效地抛光。峰值点表面形貌检测结果表明,采用不同磁场分布方式时,对工件表面均是以塑性去除方式去除。研究表明,通过优化磁铁充磁和排布方式,可实现多磨头磁流变抛光的加工原理。     

交流励磁三维定位系统中磁传感器设计

交流励磁定位系统可以对介入式微型医疗装置在人体内的三维位置实现非接触式遥测。在定位系统中，为了测量磁场分布范围宽、下限磁场微弱的交变磁场，本文设计开发了感应线圈式磁传感器。根据电磁感应原理，感应线圈先将交变的磁信号转换为电信号，再通过后级信号处理电路在强大的噪声背景中提取出有用的电信号，结合传感器的输入输出特性，即获得待测磁场大小。实验结果表明：磁传感器能准确测量微弱交变磁场，且具有宽测量范围、高分辨率、高稳定性和高精度的优点。磁传感器还能适用于一切非导磁环境中跨度大的交变磁场的测量，具有通用性。     

Calculations of Secondary Magnetic Fields with a View to Measuring Thicknesses of Nonmagnetic Coatings

With a view to measuring thicknesses of nonmagnetic coatings, we have investigated distributions of the normal component of a secondary magnetic field induction generated inside a pickup coil. Two types of sources of the magnetizing field have been studied, namely, a rod-shaped magnet and a cup-shaped core. We have studied the magnetic flux distribution inside the pickup component, namely, an induction coil of the magnetizing systems under investigation. The calculated and empirical calibration curves for an MTTs magnetic thickness gauge have been compared.     

Nuclear magnetic resonance apparatus for pulsed high magnetic fields

A nuclear magnetic resonance apparatus for experiments in pulsed high magnetic fields is described. The magnetic field pulses created together with various magnet coils determine the requirements such an apparatus has to fulfill to be operated successfully in pulsed fields. Independent of the chosen coil it is desirable to operate the entire experiment at the highest possible bandwidth such that a correspondingly large temporal fraction of the magnetic field pulse can be used to probe a given sample. Our apparatus offers a bandwidth of up to 20 MHz and has been tested successfully at the Hochfeld-Magnetlabor Dresden, even in a very fast dual coil magnet that has produced a peak field of 94.2 T. Using a medium-sized single coil with a significantly slower dependence, it is possible to perform advanced multi-pulse nuclear magnetic resonance experiments. As an example we discuss a Carr-Purcell spin echo sequence at a field of 62 T.     

Measurement of magnetic susceptibility in pulsed magnetic fields using a proximity detector oscillator

We present a novel susceptometer with a particularly small spatial footprint and no moving parts. The susceptometer is suitable for use in systems with limited space where magnetic measurements may not have been previously possible, such as in pressure cells and rotators, as well as in extremely high pulsed fields. The susceptometer is based on the proximity detector oscillator, which has a broad dynamic resonant frequency range and has so far been used predominantly for transport measurements. We show that for insulating samples, the resonance frequency behavior as a function of field consists of a magnetoresistive and an inductive component, originating, respectively, from the sensor coil and the sample. The response of the coil is modeled, and upon subtraction of the magnetoresistive component the dynamic magnetic susceptibility and magnetization can be extracted. We successfully measure the magnetization of the organic molecular magnets Cu(H(2)O)(5)(VOF(4))(H(2)O) and [Cu(HF(2))(pyz)(2)]BF(4) in pulsed magnetic fields and by comparing the results to that from a traditional extraction susceptometer confirm that the new system can be used to measure and observe magnetic susceptibilities and phase transitions.     

High sensitivity detection of radio-frequency modulated magnetic moment in semiconductors

An experimental setup has been realized to measure weak magnetic moments which can be modulated at radio frequencies (~1-5 MHz). Using an optimized radio-frequency (RF) pickup coil and lock-in amplifier, an experimental sensitivity of 10(-15) Am(2) corresponding to 10(-18) emu has been demonstrated with a 1 s time constant. The detection limit at room temperature is 9.3 × 10(-16) Am(2)/√Hz limited by Johnson noise of the coil. The setup has been used to directly measure the magnetic moment due to a small number (~7 × 10(8)) of spin polarized electrons generated by polarization modulated optical radiation in GaAs and Ge.     

磁场处理降低残余应力过程中应力应变的测量

在前期研究强脉冲磁场处理与低频交变磁场处理降低残余应力，并取得显著效果的基础上，进一步在磁场处理低碳钢制作的试样（包括单向拉伸试样和无应力试样）时，对应力应变过程进行测量。结果表明，单向拉伸试样经过低频交变磁场处理后，材料内部残余应力在下降的趋势，而且处理过程中具有磁振动现象。无应力试样与单向拉伸试验在磁场中，随场强的增加，试样中的应变逐渐由正值变为负值。克应力试验在不同频率的交变磁场中的应变各不