摘要：平顶脉冲磁场具备脉冲磁场强度高和稳态磁场稳定度高的双重优势,是现代物理科学研究的重要工具。为满足脉冲场核磁共振、I-V测量等科学实验对平顶脉冲磁场高稳定度的需求,该文提出基于双电容器回路耦合放电和线性补偿的平顶磁场调控方案。为此,理论分析双电容器回路耦合放电过程,建立配置主/辅回路电容电压和放电时序的优化方法,基于IGBT有源区的流控特性,设计线性调节补偿回路和前馈反馈相结合的控制器,研制与主磁体解耦的1 T补偿磁体,对双电容器回路耦合放电产生的背景磁场进行高精度调控,最终实现了强度为45.2 T、持续时间为8 ms以及稳定度为0.02%的平顶脉冲磁场,满足相关固态核磁共振等科学实验需求。

摘要：为改善因内部感应磁场分布不均导致差动变压器式位移传感器(Linear variable differential transformer, LVDT)线性度差、灵敏度低的问题,提出一种磁场补偿法。在LVDT次级线圈远端添加两个关于初级线圈对称的导磁环,同时将可动铁芯的末端设计成具有一定锥度的形式,导磁环和铁芯均为软磁材料。利用有限元方法在Maxwell中建立LVDT模型,模块化后导入Simplorer中,在Simplorer中连接外部激励电路进行瞬态磁场的计算机联合仿真。瞬态分析结果表明:经过磁场补偿,LVDT的线性度和灵敏度得到显著提高,线性度从1.79%提高到0.5%,灵敏度提高了17.9 mV/mm,通过搭建实验平台,验证了方案的可行性。

摘要：针对铁磁性薄壳圆筒在地磁场磁化作用下引起的周围磁异常问题,进行了薄壳圆筒径向感应磁场补偿方法研究。以薄壳圆筒的磁场特征为研究对象,分析了其在垂向地磁下的径向磁化特征,并提出了双层补偿绕组配置方案。通过对所提方案中绕组安匝量以及布置位置进行优化,以空间磁场最佳补偿为目标,确定了最优的补偿绕组的布置位置及安匝量。与单层补偿绕组最优方案相比,双层绕组方案在磁异常补偿方面有显著的性能提升,为同类型结构体的径向感应磁场补偿绕组配置及优化提供理论基础。

摘要：针对现有单一目标优化存在的多目标无法兼顾导致非优化目标劣化的问题,提出了基于差异进化算法的多目标优化设计方法。首先,建立了以上方峰值最小、下方峰值最小、下方磁场梯度最小为目标的消磁绕组来调整多目标函数;然后,分别完成了以上、下方峰值同时最小,上、下方峰值及下方磁场均方根值同时最小为控制目标的设计验证。结果表明:该方法能快速得到满足不同战术指标的消磁绕组电流配置,供决策者按照自己的意图从中选择适合实际需要的满意方案。

摘要：零磁场在基础物理、医学、生物等领域的研究和应用具有重要价值。为克服地磁场对零磁空间相关研究的干扰,设计并搭建了一种三维均匀磁场主动补偿系统,研究其磁场补偿的特点及试验条件对补偿的影响。首先采用Lee-Whiting线圈与cosθ线圈联合方案制作了三维圆柱形线圈并实现磁场补偿,提高空间利用率;其中,线圈及骨架均用无磁材料制作,三维线圈的中心点重合且轴线方向两两垂直。然后通过理论计算得出线圈磁场的分布。最后将理论数据与试验结果进行对比并对磁场均匀性进行分析,并测量周围环境扰动及磁场传感器扫描速度对测量结果的影响。试验结果表明:在磁补偿系统直径为3.0 cm,长度为16 cm的圆柱形空间中,中心区域磁场绝对值接近为零,且磁场变化为1%范围内的区域与所测试空间区域的比例,理论与试验的误差小于4.5%;当磁场传感器扫描速度不高于9 mm/s且环境噪声低于17 dB时,对测量结果影响较小且能保证测量效率。本系统在简化装置与控制成本的基础上,实现产生均匀磁场并补偿地磁场的功能,可为基于零磁空间的缺陷检测、心脑磁测量、生物行为变化等提供理论与试验参考。

摘要：针对舰船消磁系统快速准确解算、通用性强的设计要求,以磁体模拟理论为基础,提出了基于磁体模拟法的舰船磁场补偿技术。通过将舰船磁场补偿问题转换为求解若干反向等效磁源的磁矩,建立一种通用数学模型来实现消磁过程,并在此基础上形成满足实际应用需求的简化模型。将船模实测数值与仿真结果进行反向比对,表明在垂向磁场补偿方面,通用数学模型与其简化模型所取得的磁场补偿效果十分接近,但简化模型的解算速度较快,更能满足工程实用要求。

摘要：研究用永磁体对铁磁性设备进行磁场补偿的问题,建立了补偿磁场的数学模型.将设备划分成若干个小长方体后,基于磁矩量法建立了数学模型,并对补偿磁场进行拟合.在计算模型中的耦合系数矩阵时,用多个点的平均值作为耦合系数的有效值,提高了计算结果的可靠性和稳定性.并且,针对永磁体距离设备很近时,设备呈现出的非线性磁化特性,通过优化方法求解各个单元的等效磁化率,这种方法不需要知道铁磁材料的磁化曲线和设备结构,便于计算和实际应用.最后,通过实验设计与数值计算,得到了永磁体对设备进行补偿的磁场分布,模型计算结果与实际测量数据误差在11%以内,这说明该模型能够满足工业要求,具有实际应用价值.

摘要：高功率脉冲磁控溅射(Hi PIMS)技术被提出以来就受到广泛关注,其较高的溅射材料离化率结合适当的电磁控制,可产生高致密度、高结合力和高综合性能的涂层,但其沉积速率低、放电不稳定、溅射材料离化率差异较大.我们设计了一种筒形溅射源,通过对结构的设计优化,利用类空心阴极放电效应,使问题得到解决.然而其靶面切向磁场不均匀,电子逃逸严重,进而造成等离子体密度偏低,且放电不均匀.本文通过对其放电和等离子体分布进行仿真,提出电场阻挡和磁铁补偿两种方案,研究了不同电场控制条件下的放电行为和等离子体分布.结果表明:增加电子阻挡屏极可以生成势阱,从而有效抑制电子从边缘的逸出;优化后的磁铁补偿可以显著提高靶面横向磁场的均匀性及靶面利用率.两种方案同时作用时,Hi PIMS放电刻蚀环面积更大、且更加均匀.

摘要：为研究纵磁真空灭弧室零区剩磁对电弧发展、弧后介质恢复强度的影响,建立10kV杯状纵磁触头真空灭弧室的暂态磁场模型,分析不同开距时零区剩余磁场分布和相位滞后情况,得到涡流对零区剩余磁场的影响规律。在此基础上,设计纵磁触头真空灭弧室零区剩磁补偿装置,该装置可实现脉宽0.5ms、磁场强度范围-50m T^50m T的自动补偿。搭建纵磁触头真空灭弧室零区剩磁补偿试验研究平台,通过高速CMOS相机拍摄电弧发展演变过程,采用弧后电流测量装置获得弧后特性参数,研究不同补偿磁场条件下的电弧发展过程、弧后电流和开断能力的影响规律。研究表明:电流为10kA时,杯状纵磁真空灭弧室零区剩磁为11.91~22.93mT,相位滞后为0.46~0.92ms,通过实验验证了零区剩磁补偿后开断能力提高了7.8%,所作研究为纵磁真空灭弧室触头优化和零区剩磁补偿提供了参考依据。

摘要：介绍了应力应变电测技术的基本原理 ,分析和设计了电阻应变测量电路。文中推导的应变计算公式消除了非线性误差 ,修正了导线电阻引起的误差 ,并且考虑了材料的泊松效应 。