Design of Braunbeck Coil for Nuclear Magnetic Resonance Gyro Magnetic Field Excitation

For generating a uniform and steady magnetic field, Helmholtz coil is extensively used in nuclear magnetic resonance gyro (NMRG). Unfortunately, the volume of Helmholtz coil makes it inconvenient to miniaturize NMRG. This study introduces Braunbeck coil that can be used in magnetic field excitation system. Braunbeck coil can produce homogeneous magnetic field within a limit space, and occupy a small volume. In addition, this study presents mathematical expressions that can be used to calculate the area of uniform magnetic field. Experimental test verifies the effectiveness of the proposed design, and the results accord closely with the actual simulation.     

两个共面同心圆线圈产生的均匀磁场

从分析单个圆线圈磁场的结构出发 ,提出了两个共面、同心圆线圈磁场的原理和设计方法 ,该结构可获得与亥姆霍兹线圈同样均匀的磁场 .     

一种应用于电动汽车的新型耦合机构优化设计

针对电动汽车无线充电应用,提出了一种凹凸型磁耦合机构,在减小磁芯体积的情况下实现了更好的耦合特性,提高了系统功率传输能力. 基于有限元理论,利用COMSOL电磁场仿真软件,建立了凹凸型耦合机构的有限元仿真模型,针对线圈两端凸起磁芯高度、线圈两端凸起磁芯长度配比、磁芯长度、磁芯长度与宽度之间的约束关系以及磁芯厚度等主要结构参数从互感及耦合系数等角度分别进行了分析和优化设计,并讨论了磁芯变薄后的磁饱和特性. 通过仿真和实验测试结果验证了所设计耦合机构的可行性及在磁场分布及耦合特性方面的优势,使得系统的输出功率和效率相对原条状磁芯结构分别提高了37%和10%.      

仿真试验条件下飞行器外部静态磁环境模拟

为了适应飞行器的快速反应要求,根据飞行器载体磁干扰的产生机理,在实验室条件下采用三轴正交放置的线圈,通过计算机控制三轴线圈驱动电流生成飞行器的外部静态地磁环境,给出了飞行器载体磁干扰补偿模型剩磁和感磁系数精确求解的方法,并通过仿真试验进行了验证。     

ALD探测器的研制

论述了一种自动线路探测器（ALD）结构及其工作原理,并借助ANSOFTHFSSl3．0软件的可视化功能,模拟出探测器附近的磁场强度分布,将复杂的磁路理论问题进行了简化,仿真所得结果印证了其原理性的逻辑描述．利用仿真所得数据,根据法拉第电磁感应定律,计算出接受线圈产生的感生电动势,计算结果与实际测量结果相一致．探测器组装简单,经过调试和封装后即可安装在轨检车上使用,目前,ALD探测器已在多个铁路局轨检车上推广使用．并取得了良好的效果．     

蓄电池电压驱动的缸内直喷汽油发动机喷嘴的研究

把喷嘴的线圈分成开启与保持两部分，开启线圈用于快速开启电磁阀，而保持线圈在电磁阀开启之后仅起保持作用，驱动电路使用蓄电池直接驱动，简化了驱动电路，而且避免了电磁噪声的产生，使其可以直接安装在发动机驱动电路中，ECU通过控制开启线圈上电时间来控制喷油量．     

基于混合式磁浮平台的解耦及控制分析

为了研究磁悬浮平台系统中存在的多自由度耦合问题,提出一种利用永磁体之间的被动受力来减少竖直方向上主动控制的设计思路,给出一种混合斥力式磁浮平台的结构设计,该磁悬浮结构的定子由永磁体和电磁线圈共同组成,由永磁体提供主要的悬浮力,电磁线圈提供水平方向的驱动力,以此减少负责主动悬浮的线圈数量,减小线圈功耗及产热. 基于磁荷模型推导出磁标量势满足的拉普拉斯方程,利用分离变量法求出磁标量势的解析表达式,并对浮子在整个磁场中的受力进行精确的计算;充分研究探讨了定子与动子永磁体之间被动悬浮力的稳定区域,简化忽略了竖直方向上力的解耦,建立被控对象的数学模型,并研制了以微控制单元为中心的数字集成控制器,通过试验研究了平台的悬浮性能. 研究结果表明:本文所提出的混合斥力式磁浮平台在悬浮高度23 mm水平范围 ± 4 mm内,能够实现稳定的水平运动,并且浮子在垂直方向的位移变化不超过0.2 mm.      

A new approach to inspect the internal pressure of vacuum switchgear

A new approach is developed to inspect the internal pressure within the vacuum switchgear by no means of magnet-exciting coil, micro-discharge threshold voltage Ud and field emission threshold voltage Ue, all of which are available in laboratory. Experimental results show that internal pressure is a function of the ratio of the micro-discharge threshold voltage to the field emission threshold voltage i.e., Ud/Ue. By this method, the internal pressure in the range of 100-10-4 Pa within vacuum chambers can be inspected without magnet-exciting coil which is required in conventional magnetron discharge method.     

磁浮列车非接触式供电技术

针对高速磁浮列车在狭窄空间内高经济性、高可靠性车载供电需求，在耦合磁路、电气性能仿真、设计优化基础上，提出一种发射端多匝线圈且无磁芯、拾取端类似双U型耦合磁路结构的非接触供电系统（inductive power supply，IPS），该系统采用了理论设计、仿真分析以及试验验证相结合的研究方法. 首先，根据高速磁浮列车供电需求，通过理论计算确定各设备主要参数，完成IPS系统设计方案；然后，进行耦合磁路设计及仿真分析:利用Maxwell软件对多种耦合磁路进行3D仿真分析，确定耦合磁路最优设计方案，开展三维电磁仿真得到拾取装置与地面发射线圈间互感；紧接着，进行电气性能仿真分析:利用Matlab软件建立IPS系统电气仿真模型，仿真IPS系统传输功率及效率，根据供电需求确定补偿装置、地面逆变电源及DC/DC参数；最后，研制完成供电功率150 kW磁场耦合非接触供电系统，并部署于磁浮样车试验线，完成了现场EMC （electromagnetic magnetic compatibility）性能、电气性能测试验证. 验证结果表明:传输功率超过150 kW，效率92%，达到项目预期目标.      

氧气泡在磁场中的磁化力及其氧浓度测量

利用两块同样大小的钕铁硼永久磁铁在其缝隙中产生的不均匀磁场,对放置于缝隙中的圆管中的一含氧气泡所受到的磁化力大小进行了研究,并根据含氧气泡所受到的磁化力的大小来确定该含氧气泡中的氧浓度.     

静磁场对熔融液滴振荡变形影响的相场模拟

为了解静磁场作用下熔融液滴振荡过程的特征,采用相场法数值模拟了硅熔体液滴的界面变形和内部对流过程,分析了轴向静磁场对初始形状为二阶Legendre函数硅熔体液滴界面振荡和内部对流的影响.研究表明:施加静磁场以后,液滴收缩较快,说明静磁场抑制了液滴内部流动;随着磁场强度从0增加至0.9 T,流函数最大值从0.57减小到0.08,液滴的界面振荡和内部对流逐渐减弱,液滴的长短轴比更快趋近于1,但磁场对液滴的振荡周期没有明显影响,显示相场法能够模拟密度较大的熔融液滴的界面振荡和内部对流过程.      

埋地金属管道非接触式磁记忆检测系统研究

对磁记忆检测技术原理及技术难点进行了介绍,通过阵列探头设计和信号处理手段解决了磁信号微弱的问题.采用阵列探头能够排除外界磁信号干扰,同时确保信号之间的一致性.经验证,这种设计能够获得埋地管道的地表磁场分布图,确定异常磁信号来源.所研制检测仪器能够有效进行埋地管道弱磁信号检测.     

电控柴油机用电磁阀电磁场三维有限元分析

运用ANSYS软件对电控柴油机用高速大流量电磁阀电磁场进行了三维有限元分析，分析了电磁铁在一定的工作间隙和电流下的静态电磁力特性．讨论了电磁铁的有效吸和面积、线圈匝数、电磁铁极柱数、衔铁厚度和电磁铁磁性材料对静态电磁力的影响．对电磁场有限元计算结果进行了试验验证，结果表明，计算模型具有较高的精度，可用于开发电控柴油机用高性能电磁阀．     

Fe—21Ni—4Mn合金磁场诱发马氏体形貌和惯习面

本文采用强脉冲磁场、光学显微镜和 H.R.Pak 等提出的惯习面确定方法研究了 Fc-21Ni-4Mn 合金中磁场诱发马氏体形貌和惯习面.结果表明,Fe-21Nj-4Mn 合金冷却形成板条马氏体,而在 Ms 温度以上,磁场诱发形成多片状而少板条马氏体,且随温度升高,磁场诱发马氏体形貌为蝶状.磁场诱发马氏体惯习面与冷却形成的马氏体相同,均为(225),对于蝶状马氏体发现了一种新的对称面(110).     

射频信号在电气化铁路隧道中的传输分析及应用

分析了射频信号沿电气化铁路隧道的传播。基于隧道壁的特性以及接触网和轨道的存在,对于应用频率、传输模式、场的表示给出了符合实际的分析。结合设计与研制的电气化铁路接触网施工安全防护用便携射频收发机在宝（宝鸡）－成（成都)铁路沿线长期应用与测试,给出了在汇龙场隧道射频传输的实际效果。研究表明,电气化铁路隧道是语音和低速数字信号传输的有效信道。     

Magnetic field tuning characteristics of bimodal ultrasonic motor stator

The magnetic field tuning characteristics of an ultrasonic motor (USM) stator are discussed. The stator consists of two piezoelectric ceramic transducer (PZT) plates and one sandwiched-in Terfenol-D plate. The dimensions of the stator are carefully adjusted to specifically discuss the influence of the magnetic field on the frequency difference between the longitudinal and bending modes of the stator. The frequency difference discussed in this paper is usually small and mainly caused by uneven materials, machining errors and changes in external conditions (temperature, pre-stress or load). The longitudinal and bending modes of the stator are simultaneously excited by an external electric field to generate the elliptic motion trajectories of the driving points. A direct current (DC) magnetic field is applied to decrease the difference between the two mode frequencies of the fabricated stator. In experiments, the dependences of the two mode frequencies and their difference on DC magnetic fields are all investigated. The experimental results indicate that the difference between the longitudinal and bending mode frequencies of the PZT/Terfenol-D/PZT composite stator can be tuned by changing the intensity of the external DC magnetic field.     

基于粒子滤波联合算法的地磁室内定位

室内地磁场受钢结构与其它铁磁材料的影响,造成磁场区域局部异常,使室内地磁场具有特异性. 受益于此种现象,室内地磁定位技术得以实现. 然而在大型建筑中地磁场的特异性会减弱,这导致定位结果出现模糊现象. 针对这一现象,文中提出了基于路径匹配的室内地磁定位技术,通过增加匹配特征数量来解决此问题. 使用基于动态时间规整（dynamic time warp,DTW）算法与粒子滤波（particle filter,PF）算法的新型联合算法,并以路径匹配的模式对目标进行追踪. 在匹配过程中又通过计算斯皮尔曼等级（Spearman）相关系数确定路径之间的相似度,使之作为辅助定位. 最后用装载了磁传感器的测量机器人进行实验验证,结果表明:路径匹配具有足够的地磁特征数量,能够解决特异性减弱情况下定位结果模糊现象,且定位精度优于1 m.      

电火花加工用磁力驱动器的微定位控制

针对传统电火花加工中极间间隙的及时控制问题，提出一种具有高精度、响应快、宽频带、长行程的单自由度磁力驱动器，采用磁力驱动器作为电火花加工的局部执行机构，并设计了一种模糊PID控制方法在线实时修正PID控制参数，优化磁力驱动器控制系统. 首先, 分析了磁力驱动器装置的动力学模型，获得通入线圈电流与磁力驱动器动子位移之间的变换关系；其次, 根据磁力驱动器装置特点设计了常规PID控制器，并引入模糊控制对微定位控制性能进行优化；最后, 通过对磁力驱动器的微定位仿真和实验验证了控制器的控制效果. 仿真和实验结果表明:该磁力驱动器具有微米级的定位分辨率、大于50 Hz的宽频带和2 mm的定位行程，完全满足电火花加工微调要求.      

基于舷外磁场值的舰船空间磁场换算方法

舰船的空间磁场分布是舰船消磁领域研究的重要方面．建立了基于舷外磁场值的舰船空间磁场换算模型,并通过大量的船模实验,验证了换算模型的正确性和通用性．     

磁场饱和与畸变对发电机电感参数计算的影响

为了提高发电机故障检测的灵敏性,需要准确计算发电机电感参数.考虑发电机负载运行时磁路的饱和与位置的畸变,分别应用磁路法和磁场法计算了不同饱和程度与畸变程度下的电感参数,讨论了磁路饱和与磁场畸变对电感参数的影响,指出磁路法计算电感参数的局限性.对一台一对极隐极式发电机样机进行的不同工况下转子匝间短路实验表明：磁场法可以充分考虑物理情况,参数计算结果更加准确.在要求准确计算电感参数的场合使用磁场法更合适.