短腔自屏蔽核磁共振成像超导磁体的设计

本文提出了一种短腔自屏蔽核磁共振成像(MRI)超导磁体的设计方法.先将矩形截面螺线管线圈简化成截面为一个点的电流环,得到一个线性规划模型,采用线性规划的方法得到合适的线圈位置和电流大小,然后再利用遗传算法对线圈的截面形状进行优化,得到合适的线圈截面尺寸.线性规划的引入,减少了优化变量,降低了优化规模,结合遗传算法,使得短腔自屏蔽MRI超导磁体设计变得简单易行.文章最后给出了一个设计算例.     

超椭圆柱面梯度线圈设计

超椭圆柱设计表面能够减小线圈与目标的距离,提高空间利用率,扩大成像区域的有效范围.提出利用流函数法及柱面的可展性在超椭圆柱面上设计核磁共振成像系统中的梯度线圈.根据Biot-Savart定律建立磁场强度与流函数的表达式,采用最小二乘法和Tikhonov正则化方法构造了双目标设计函数.利用柱面的可展性提高了基于分片离散流函数计算电磁场的数值精度,通过L-曲线方法实现了正则参数的合理选取.通过引入适当的流函数边界约束条件,把梯度线圈的优化问题转化为适定线性方程组的直接求解问题.通过数值算例验证了超椭圆柱面展开求解方法的正确性.优化结果显示,在满足线性度误差小于5%的设计约束下,该方法在设计超椭圆柱面线圈驱动电流分布的同时有效控制了梯度线圈的能耗.     

用分离线圈实现无铁线圈边缘场的成形与调整

本文给出了用线圈参量(几何参量和电流参量)表示的各种无铁载流线圈磁场分布的表达式, 提出了用不同参量的分离线圈实现边缘场成形与调整的方法. 并用最小二乘优化实现了参量优化选择. 文章以无铁环形磁β谱仪边缘场的成形与调整为例, 说明了上述方法的应用.     

基于TDLAS技术的天然气中痕量硫化氢分析的PLS算法应用

基于可调谐二极管激光吸收光谱技术的光谱分析仪测量天然气中硫化氢浓度的过程中,各种轻烃和二氧化碳等背景成分对光谱产生干扰,导致多个吸收峰叠加,对提取吸收光谱真实特征造成影响.应用偏最小二乘法消除背景成分的干扰,设计了检测天然气中硫化氢气体的可调谐二极管激光吸收光谱实验系统,采用偏最小二乘法和最小二乘法模型,分别检测了天然气中0~50ppm硫化氢成分的直测光谱和差分光谱.偏最小二乘法算法的测量结果均优于最小二乘法算法,且偏最小二乘法算法对于直测谱的测量误差保持在±1ppm范围内,满足分析仪器2%的准确度要求.利用偏最小二乘法算法避免了最小二乘法所必须的大量参考光谱数据的存储,分析仪可省掉复杂的差分光谱系统,从而达到降低成本、提高系统鲁棒性和实时性的效果.     

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采用Fluent和ANSYS Workbench软件对水冷铜基螺线管线圈进行了流体分析及热流耦合分析.得到了水冷铜基螺线管线圈内壁面温度随曲率角和曲面角的变化关系.分析了3种不同流道截面(圆形、椭圆形、三叶形)的螺旋管线圈在同样工况下的出口及交界面的最大温度、平均温度和最小温度,发现流道形状会严重影响螺线管线圈的换热,椭圆截面和三叶形截面的螺旋管线圈相比圆形截面的螺旋管线圈具有更好的冷却效果,如平均壁表面温度均降低了近70℃,管壁上的最高温度也控制在了100℃以内,最大温差也控制在了60℃以内.     

怎样使用象差自动校正程序进行光学设计(续)

<正> 二、使用阻尼最小二乘法程序应注意的几个问题使用阻尼最小二乘法程序进行光学设计的一般过程,可用下列框图表示。     

对角加载最小二乘法的时间延迟估计

最小二乘法是一种经典而有效的时间延迟估计算法,但由于最小二乘法矩阵求逆不稳定,在低信噪比情况下将失效.本文提出了对角加载最小二乘法(DL-LS),对求逆的矩阵加上一个正定阵,可以解决矩阵求逆不稳定的问题.并从正则化的角度分析了固定加载量的缺点——提高对低信噪比容忍性的同时降低了准确性,从而进一步提出了二次加载来解决这个...     

Ne-HF体系的相互作用势及散射截面的密耦计算

利用非线性最小二乘法拟合在CCSD(T)/aug-cc-pVQZ理论水平下计算的相互作用能,得到了基态Ne-HF体系相互作用势的解析表达式.基于拟合的CCSD(T)势,通过密耦计算得到了入射能量分别为60,75,100和150meV 时,Ne-HF散射的微分截面和分波截面,详细讨论了散射截面随能量的变化趋势以及态-态激发截面对总非弹性散射截面的影响. 关键词： 相互作用势 散射截面 密耦计算 Ne-HF体系     

弹性力学的复变量无网格方法

在移动最小二乘法的基础上，提出了复变量移动最小二乘法.复变量移动最小二乘法的优点是采用一维基函数建立二维问题的逼近函数，所形成的无网格方法计算量小.然后，将复变量移动最小二乘法应用于弹性力学的无网格方法，提出了复变量无网格方法，推导了复变量无网格方法的公式.与传统的无网格方法相比，复变量无网格方法具有计算量小、精度高的优点.最后给出了数值算例. 关键词： 移动最小二乘法 复变量移动最小二乘法 无网格方法 弹性力学 复变量无网格方法     

变分方法在空芯变压器设计中的应用

一、引 言 为了设计空芯变压器,扎哈洛夫提出了超导模型,设想使空芯变压器线圈中电流模拟成一个超导环的电流分布,以便使变压器中的杂散场最小。但是,实际装置中要考虑真空抽气口、诊断观察窗和其它一些必要的开口。因此,完全实现超导环的电流分布是不可能的。为了克服这些困难,本文把磁能极小化的变分法和吉洪诺夫关于不适定问题的正则化方法结合起来,为空芯变压器的设计提出了一种新方法。在圆截面、线圈分布比较均匀的情况     

变截面电流引线的漏热分析与优化设计

电流引线的漏热大小直接关系到超导设备的运行稳定性与运行成本。文中重点探讨了变截面引线在HTS电流引线优化设计中的应用,通过有限元法计算了不同规格的变截面引线的漏热大小,得出了变截面引线漏热与引线长度及截面积之间的变化规律。并为一个基于2G HTS的YBCO高温超导储能装置设计了曲线形扁铜带变截面电流引线。文中的计算结果对于变截面电流引线的优化设计提供了一定的参考价值。。     

基于综合法的用于灭菌加速器的电子枪设计

 从优于传统的图解法和缩尺法的角度，简要介绍了用于设计收敛型皮尔斯电子枪的“综合法”。采用综合法重新设计了现有的用于灭菌加速器的热阴极电子枪，并对应用综合法的合理性进行了讨论。依据综合法给出电子枪的主要参数初值，由EGUN程序进行电子枪模拟计算，完成了聚焦极和阳极形状的设计。最终设计了出口束流强度1A，电流密度较均匀，归一化发射度小于4mm·mrad的电子枪，符合实际工程需要。     

大功率变流器脉冲电流的计算

为了适应核聚变实验的要求,在下一代托卡马克的设计中需要变流器输出瞬时高强度脉冲电流为大型电气设备提供动热稳定等型式试验。提出一种将电源系统阻抗等效到整流变压器二次侧并结合变流器两端电压变化关系的方法,建立了大功率变流器的等效电路模型。在不同电气参数下计算得出了相应的多台变流器并联的总输出电流。以1000 kA为目标,给出了符合条件的电气参数计算过程和结果。该结果作为给定参数下的极限条件,使得在大功率变流器脉冲电流设计时有了最低设计阈值,为后续的变流器器件选型和结构设计奠定了基础。     

Level-set based topology optimization for electromagnetic dipole antenna design

This paper presents a level-set framework for a typical electromagnetic design problem of dipole antenna. In this study, the geometrical configuration of an antenna is represented by the zero-level contour of a higher-dimensional level-set function. The governing equation for the induced current flow on a metal surface is the Electric Field Integral Equation (EFIE), which takes into account the electric component of the incident wave. The design objective is formulated in terms of the surface current and incident electric field. The normal velocity of the level-set model, which reflects the sensitivity of the objective function, is derived from the adjoint variable method and shape derivative. By optimizing the objective function, the area with the highest current density, to which the voltage feeding should be applied, can be reshaped. The advantages of adopting the level-set technique for electromagnetic design lie in its capacity for capturing sophisticated topological changes and facilitation in mathematical representation of the design configuration. The demonstrative examples of dipole antenna design show that the level-set method results in a fairly smooth optimization process, where the vacuum/metal interface gradually attains its optimal configuration. A series of design cases with self-adjoint and non-self-adjoint sensitivity analyses are studied and compared to the benchmarking problems in dipole antenna.     

基于固态Marx叠加器的脉冲电流源设计

基于固态Marx叠加器结构, 提出了一种使用电感作为储能元件的新型电流源设计。为此改变了固态Marx叠加器的基本单元结构, 阐述了设计原理, 给出了控制方式, 并进行实验验证了其可行性。此电流源能够产生拥有良好平顶、快速上升沿和下降沿的窄电流脉冲, 且不受一定范围内变化的电阻负载的影响；同时本电源还具有控制方式简单、运行可靠等特点。     

Scattering of Circularly Polarized Terahertz Waves on a Graphene Nanoantenna

We present a surface current method to model the graphene rectangular nanoantenna scattering in the terahertz band with Comsol.Compared with the equivalent thin slab method,the results obtained by the surface current method are more accurate and efficient.Then the electromagnetic scattering of circularly polarized terahertz waves on graphene nanoantennas is numerically analyzed by utilizing the surface current method.The dependences of the antenna resonant frequency with the circularly polarized wave on width and length are consistent with those for the linear polarized waves.These results are proved to be useful to design efficient nanoantennas in terahertz wireless communications.     

A novel approach to designing cylindrical-surface shimcoils for a superconducting magnet of magnetic resonance imaging

For a superconducting magnet of magnetic resonance imaging (MRI), the novel approach presented in this paper allows the design of cylindrical gradient and shim coils of finite length. The method is based on identification of the weighting of harmonic components in the current distribution that will generate a magnetic field whose z-component follows a chosen spherical harmonic function. Mathematical expressions which relate the harmonic terms in the cylindrical current distribution to spherical harmonic terms in the field expansion are established. Thus a simple matrix inversion approach can be used to design a shim coil of any order pure harmonic. The expressions providing a spherical harmonic decomposition of the field components produced by a particular cylindrical current distribution are novel. A stream function was applied to obtain the discrete wire distribution on the cylindrical-surface. This method does not require the setting of the target-field points. The discussion referring to matrix equations in terms of condition numbers proves that this novel approach has no ill-conditioned problems. The results also indicate that it can be used to design cylindrical-surface shim coils of finite length that will generate a field variation which follows a particular spherical harmonic over a reasonably large-sized volume.     

用于电流传感的声表面波磁致伸缩效应

利用声表面波(SAW)磁致伸缩效应可以实现一种快速、高灵敏度的电流检测方法,但磁致伸缩薄膜内部矫顽力导致了明显的磁滞误差。磁致伸缩薄膜的栅阵化设计可以减小磁致伸缩时薄膜内部矫顽力,抑制磁滞现象,从而实现高灵敏和低迟滞误差的SAW电流检测。结合有限元和耦合模理论对沉积铁钴(FeCo)薄膜栅阵的声表面波电流传感器中的磁致伸缩效应进行分析,对传感响应进行仿真,确定优化的传感结构参数。为验证理论分析,实验研制了频率为150 MHz的声表面波电流传感器件,并结合差分振荡电路及亥姆霍兹线圈,建立传感器测试系统.实验结果表明,磁致伸缩薄膜的栅阵设计大幅降低了迟滞误差,并显著提升了传感器灵敏度。      

管内电缆导体应变对稳定性影响模拟研究

提出了应变对CICC导体稳定性作用的仿真设计思想,研究了应变对临界电流密度的影响,量化了应变作用,推导了导体设计的数学公式,建立了数值仿真设计模型,并进行了导体结构的模拟设计。将数值仿真设计与工程设计进行了比较,结果显示,采用数值仿真设计模型能有效减轻工程设计工作量,缩短设计周期。