摘要：为测量旋转轴不同工况下的扭矩,提出了一种基于磁聚焦式扭矩传感器的激励线圈控制策略。该控制策略以控制传感器稳定输出幅值为2 mV电信号为目标,将感应电压数学模型和正交试验法相结合,对各个工况下的激励线圈控制策略进行设计,并利用MATLAB和COMSOL软件对各控制策略进行理论计算和有限元仿真验证。为模拟传感器在台架实验中得到的带噪声信号,对仿真得到的输出电信号添加高斯白噪声,利用MATLAB仿真软件对带噪声信号进行滤波优化。仿真结果表明:该控制策略能够使传感器在旋转轴的不同工况下,稳定输出幅值为2 mV的类正弦电压信号,验证了其可行性。

摘要：针对现有磁聚焦线圈与转轴间隙较大时,聚焦磁场发散的问题,设计了一种新型导磁体,并提出了金属屏蔽层的构想。利用COMSOL仿真软件,分析了不同材质和不同尺寸的导磁体与屏蔽层对聚焦效果的影响,用逐点法挑选出聚焦效果最好的组合,构成聚焦装置。研究结果表明:在导磁体下方1~5 mm处,半径为1 cm的圆内形成有效的聚焦倍数,实现了磁聚焦式扭矩传感器对其下方一定的高度处确定面积内形成聚焦磁场的需求。引入屏蔽层后,减少了原有的漏磁,提高了中心聚焦度,聚焦倍数最高可达158.52,发展了静磁屏蔽的应用,解决了间隙增大磁场发散的缺陷。

摘要：条纹变像管因其超高时间分辨特性而成为实现皮秒至飞秒量级时间分辨的重要测量仪器.本文设计了一种同时兼顾高时空分辨的行波偏转器前置短磁聚焦条纹变像管.该管型通过减小电子渡越时间以抑制空间电荷效应、采用偏转器前置以及行波偏转方式提高偏转灵敏度,实现整管时空分辨率的大幅提升.利用CST微波工作室有限元法数值计算条纹变像管行波偏转器的通频带宽、偏转灵敏度,结果表明:本设计中的行波偏转器因其较高的通频带宽特性实现了偏转器上的电磁波相速度在很宽频率范围内与电子轴向群速度匹配,产生更有效偏转.利用CST粒子工作室模拟追踪光电子的运行轨迹,通过最佳像面上的时间调制传递函数和空间调制传递函数,计算得到其理论时间分辨率可达220 fs,空间分辨率高于100 lp/mm.同时根据像差定义给出追踪实际电子轨迹的像差计算方法,实现对变像管成像质量评价.最后利用紫外灯对其进行静态测试,获得静态空间分辨率优于35 lp/mm的结果.

摘要：文章研究脉冲涡流检测技术的关键部件传感器,目的在于扩展其应用范围,满足城市热力和压力管道的检测环境。首先介绍传统传感器的结构及磁场分布情况,提出设计要求和传感器的性能参数,根据磁场为矢量的原则设计出一种具有磁聚焦的新型传感器,借助三维有限元进行建模仿真并于传统传感器进行对比。结果表明:磁聚焦传感器磁场能量主要集中在R=280 mm内,磁感应强度B=1.736×10^(-5)T,比传统传感器范围缩小了44%,磁感应强度提高了53.3%,且磁场分布梯度较大,进一步表磁聚焦传感器的效果参数满足设计要求,对后期数据分析与处理及提高脉冲涡流检测技术的精度和灵敏度有着重要重用。

摘要：传统电磁式扭矩传感器通过电磁感应测量轴两端扭转角度实现测量扭矩的作用,为此本文建立适合的线圈结构模型,针对传统单线圈结构感应电动势微弱的现象,分析影响磁场聚焦参数,对激励线圈结构进行优化设计。通过Ansys Maxwell仿真分析,得到不同组线圈磁场强度竖直分量的三维磁场云图,利用算法优化得到最佳导磁体结构,改进线圈结构得出最佳线圈结构模型。通过对仿真结果分析,得到改进后的线圈是传统单线圈结构磁场强度的26.9倍,与理论推导值近似一致,磁场能量峰值集中在2.4 mm 2左右的区域上。作用在该磁场中的接收线圈随轴转动时,感应电动势是传统单线圈结构的17.63倍,呈现与旋转周期相同的周期变化,效果得到明显改善。

摘要：为克服瞬变电磁法检测埋地管道时局部腐蚀分辨率低、抗干扰能力差的缺点,利用磁信号聚焦技术对其进行改进。首先,给出矩形载流线圈磁场空间分布的计算公式;并利用改进的遗传算法对线圈阵列进行了设计。根据实际检测需求,设计了一种由三线圈组成的阵列。仿真结果表明阵列60%以上能量聚集于半径0.5 m的圆形区域内。阵列激励磁场测量结果表明,其聚集斑半径小于0.7 m,与传统瞬变电磁检测仪相比极大提高了管道局部腐蚀分辨率。

摘要：带电粒子在匀强磁场中的运动是高中物理中常见的问题，磁场的边界也有多种情况，其中圆形边界最为常见。而当磁场圆半径与轨迹圆半径相等时，存在两条特殊规律：从边界上某点射入的相同粒子，其出射方向都平行于入射点的切线方向；反之，当从磁场边界上不同点以相同速度平行入射的相同粒子，又会聚焦于磁场边界上的同一点。这好比经过凸透镜焦点的入射光线，经凸透镜折射后变成平行光线；而平行主光轴入射的光线经凸透镜折射后会聚于焦点一样，我们可以称之为“磁聚焦”，以此为背景的题目通常表现为设计磁场区域的问题。

摘要：2011年第28届全国中学生物理竞赛预赛第15题是一道考查如何设置合理的磁场使带电粒子由分散到平行的问题，原题为：图中坐标原点O（O，O）处有一带电离子源，向y≥0一侧沿xOy平面内的各个不同方向发射带正电的粒子，粒子的速率都是”，质量均为m，电荷量均为q．有人设计了一方向垂直于xOy平面，磁感应强度的大小为B的均匀磁场区域，使上述所有带电粒子从该磁场区域的边界射出时，

摘要：构建8个线圈和20个线圈的圆环面线圈阵列模型实现并改善目标区域的电磁场聚焦特性.利用磁场叠加原理,结合改进的粒子群算法设计了自适应混合优化算法,利用该算法与有限元积分分析软件的外部通信接口,对影响磁场分布的线圈阵列可调参数进行优化求解,建立优化的发射线圈模型.结果显示了设计的混合优化算法的良好搜索能力和线圈阵列在优化电流组态下在计算区域内的归一化幅值分布和二维等高线图,表明了经优化的线圈阵列在目标区域内产生了具有良好磁聚焦性能的磁场分布,磁场变化梯度大,其磁场强度与聚焦程度都有了不同程度的改善,且20个子线圈的线圈模型基本上实现了点聚焦,同时具有可聚焦多个目标的能力.

摘要：通过对一个简单的平面磁聚焦模型的拓展研究,讨论了点与平行粒子束的磁聚焦以及利用磁聚焦模型改变平行粒子束宽度的磁区设计.