单畴磁铁矿磁接收器磁学模型

很多生物可以利用地磁场辨别方向和方位,而生物磁铁矿被广泛发现存在于这些生物体中,研究者认为,生物磁铁矿与周围组织(包括神经组织)构成磁接收器,它在与外界磁场的相互作用中,将外界磁场信息转化成神经信息促使生物作出相应的反应;生物磁铁矿磁接收器理论包括单畴磁铁矿磁接收器模型和超顺磁磁铁矿磁接收器模型;趋磁细菌体内存在典型的单畴磁铁矿颗粒,本文中,以趋磁细菌为例,从磁学理论角度出发,定性的探讨了单畴磁铁矿磁接收器的磁学模型和工作机制:在外磁场中,外面包围着生物膜的单畴晶体会受到力的作用,单畴晶体把力转加给生物膜,再被生物膜中的机械感受器接收到,再转变为刺激信号,引起细胞相应的运动行为;或者是,磁铁矿粒子通过与生物膜的结合,把受到的力转变为打开或关闭离子通道,影响离子的流入,跨膜电势发生改变,从而产生刺激信号;多个单畴晶体及膜的存在会导致信号的增加与放大.     

蜜蜂体内的磁接收器

很多生物体内存在纳米磁铁矿颗粒,它们为体内的磁接收器奠定了生物物理基础,而磁接收器可以使这些生物能够利用磁场来辨别方位以及方向.蜜蜂腹部同样存在超顺磁磁铁矿颗粒,这些生物磁铁矿粒子尺寸的变化与铁沉积囊泡膜的相互抗拒作用以及与细胞骨架的相互作用组成一个完整的磁接收器系统,可以感觉磁场的变化并诱发神经信号的传递.     

超顺磁磁铁矿磁接收器磁学模型

生物磁铁矿磁接收器理论模型包括单畴磁铁矿磁接收器模型和超顺磁磁铁矿磁接收器模型.蜜蜂体内存在典型的超顺磁磁铁矿颗粒.本文以蜜蜂为例,从磁学理论角度出发,定性的探讨了超顺磁磁铁矿磁接收器的磁学模型和工作机制.在外磁场作用下,每个超顺磁颗粒会受到力的作用,同时伴随着尺寸沿着一定方向的收缩和扩张.超顺磁颗粒把力以及扩张收缩作用传递给外面的生物膜及生物骨架(埋藏在神经系统中)从而产生相应的神经信号,而多个超顺磁颗粒磁接收系统的存在会放大和加强信号的产生.     

磁铁矿磁感受器神经信号转换过程

生物中磁感受器机制是理解生物磁导航的生物物理机制,磁信息转换成神经信息的过程是这一机制的核心,但是仍然处于假设阶段.本文中首先综述了电磁感应机制、基于磁蛋白的磁感知机制和磁铁矿纳米颗粒的磁感知机制中神经信号转变过程,最后提出了从理论上认识磁铁矿磁感受器神经信号转换过程的可能途径.     

磁处理水和诱导磁场对水稻及蔬菜的增产作用

<正> 地磁场是生物生存的物理环境,外磁场作用于生物体可产生多种生物效应。诱导磁场可促进小麦、棉花等增产,可使水果含糖量明显增加。磁处理水对水稻有明显增产作用,那么,诱导磁场和磁处理水同时应用于水稻和蔬菜,将会产生什么效应,即是本文研究的目的。     

生物体内纳米磁性矿物质（Fe3O4）的磁畴结构研究

分析了磁铁矿粒子的单畴临界尺寸,表明生物体内的纳米磁铁矿粒子具有单畴特性.分别讨论了石鳖、趋磁细菌及蜜蜂体内纳米磁铁矿粒子的磁畴结构及磁矩分布,探讨了与地磁场相互作用下它们的生物导航功能机制.     

生物体内纳米磁性矿物质（Fe3O4）的磁畴结构研究

分析了磁铁矿粒子的单畴临界尺寸，表明生物体内的纳米磁铁矿粒子具有单畴特性。分别讨论了石鳖、趋磁细菌及蜜蜂体内纳米磁铁矿粒子的磁畴结构及磁矩分布，探讨了与地磁场相互作用下它们的生物导航功能机制。     

电子束磁聚焦法测量地磁场

在电子束磁聚焦现象的理论基础上分析了利用磁聚焦法测量地磁场的可行性,并在电子束实验仪上测量地磁场的主要参量,结果表明,利用磁聚焦法测量地磁场实用有效,测量结果精确度较好。     

磁干扰误差补偿算法在舰船及水下航向测量技术中的应用

分析了舰船中电子罗盘所受磁干扰的主要类型,结合转台标定实验,探讨了不同类型磁干扰对电子罗盘地磁场强度分量的影响,利用曲线拟合方法实施地磁场强度误差补偿,解决了恒定磁干扰环境中航向姿态误差较大的问题.静态和动态实验结果表明:磁误差补偿算法可以基本消除恒定磁干扰情况下电子罗盘的地磁场强度测量误差,并得到稳定、可靠的航向姿态精度;补偿后的航向精度为2.00°.     

弱磁检测漏磁信号影响因素实验与仿真研究

弱磁检测能够有效地发现钢筋、钢绞线等铁磁构件因锈蚀产生的结构受损;但是这些铁磁材料会因所在地点、所受地磁场磁化时间的不同,从而使其在弱磁检测中所受的地磁场强度与自身磁化程度也不同。所以,为了探究地磁场与自身磁化对采集到的漏磁信号是否存在影响,在此通过磁屏蔽与退火的方法控制地磁场与自身磁化强度两个变量,进行漏磁信号检测对比实验。为了进一步分析实验结果,采用COMSOL软件对实验进行仿真模拟。结果表明:地磁场对漏磁信号只存在数值上的影响,不会明显改变漏磁信号的变化规律;而自身磁化才是影响漏磁信号规律的主要因素。与此同时,仿真结果也与实验结果保持一致。     

磁暴在单回交流输电线中的感应电流的验证计算

准确计算磁暴期间交流电网中的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)对评估磁暴对交流电网的影响至关重要。在研究磁暴对交流电网的影响时所应用的现有模型的基础上,以单回交流输电线为研究对象,将交流输电线、接地体和大地进行统一建模;并采用有限元法(FEM)进行求解。这种新模型既可以处理电导率复杂分布的大地模型,又可以将交流输电线及接地体对地表感应地电场分布的影响考虑在内。均匀选取磁暴期间地磁场变化频率0.000 1~0.1 Hz之间的特定频点,分别采用现有模型和新模型计算交流输电线中的GIC,通过对比验证,表明现有模型在频率0.000 1~0.1 Hz之间计算磁暴期间交流电网中GIC时是适用的。     

基于地磁信号的冗余保险方法研究

针对非旋或微旋弹引信第二环境力微弱和不容易识别的问题,考虑到地磁场强度的方向性,提出应用三轴磁传感器检测炮口地磁信号,获取弹丸出炮口信息,以此作为引信冗余保险激励环境信息.分析了基于地磁信号的冗余保险方法,建立了三轴磁传感器检测地磁信号的数学模型,通过对国内不同区域、不同发射情况的仿真分析,结果表明:应用弹丸出炮口的地磁信号作为弹丸引信的第二环境激励,方法可行;应用三轴磁传感器可避免单轴磁传感器敏感地磁信息的盲区问题,保证了基于地磁信号的冗余保险方法的可靠性.     

Resonance effects indicate a radical-pair mechanism for avian magnetic compass

Migratory birds are known to use the geomagnetic field as a source of compass information. There are two competing hypotheses for the primary process underlying the avian magnetic compass, one involving magnetite, the other a magnetically sensitive chemical reaction. Here we show that oscillating magnetic fields disrupt the magnetic orientation behaviour of migratory birds. Robins were disoriented when exposed to a vertically aligned broadband (0.1-10 MHz) or a single-frequency (7-MHz) field in addition to the geomagnetic field. Moreover, in the 7-MHz oscillating field, this effect depended on the angle between the oscillating and the geomagnetic fields. The birds exhibited seasonally appropriate migratory orientation when the oscillating field was parallel to the geomagnetic field, but were disoriented when it was presented at a 24 degrees or 48 degrees angle. These results are consistent with a resonance effect on singlet-triplet transitions and suggest a magnetic compass based on a radical-pair mechanism.     

近300年来的地磁场总能量在地球内部的分布及长期变化

 采用Bloxham J. &; Jackson A.模型(BJ)和国际地磁参考场模型(IGRF)从理论上计算并分析了1690年以来地磁场能量在地球内部的分布及长期变化.结果表明,BJ模型和IGRF模型在相同时段内的总能量变化趋势是基本吻合的.近300a来,地核以外和地表以外地磁场总能量变化的总趋势是持续衰减的,但是地表以外的能量衰减速度比地核以外要快约2.5倍.地磁场总能量随谐波阶数n的变化关系中,各年代n=1～8阶的能量变化相对稳定.磁能密度在地球内部的分布是不均匀的.     

A theoretical model for mid-and low-latitude ionospheric electric fields in realistic geomagnetic fields

The geomagnetic fields, which play important roles in the ionospheric dynamo, can greatly affect the global distribution of ionospheric electric fields, currents and other ionospheric electrodynamics phenomena. In the study of ionospheric electrodynamics phenomena, such as the longitudinal variations of ionospheric electric fields, the non-dipolar component of the geomagnetic fields must be taken into account. In this paper, we deduce a theoretical electric field model for ionospheric dynamo at mid- and low-latitude which adopt a modified magnetic apex coordinates system. In the new electric field model, the geomagnetic fields can be calculated from either the IGRF model or the dipole field model, and the neutral winds and conductivities are calculated based on empirical models. Then the dynamo equation for the electric potential is finally solved in terms of the line-by-line iteration method, and the ionospheric electric fields and currents are derived from the calculated potential. Our model can reproduce the main features of the ionospheric electrodynamics processes, so it will be a useful tool for the investigation of the upper atmosphere and ionosphere.     

基于最小二乘的地磁场测量误差补偿技术研究

地磁导航中获取地磁场的精确测量值是进行地磁匹配导航的前提和基础。论文针对实际地磁测量中磁力仪易受环境磁场干扰带来的影响补偿效果的问题，首先分析了软磁误差以及硬磁误差对磁场测量的影响效果，建立了地磁测量误差的参数化模型。采用ANSYS仿真软件，通过3对内径不同的亥姆霍兹线圈产生了3个方向的匀强磁场，从而实现了对地磁场的模拟。在此基础上，将磁力仪和干扰源建到仿真模型中，通过360度旋转磁力仪分别得到了有干扰和无干扰时的三维磁场值，然后采用最小二乘算法对模型参数进行了估计，最终实现了对磁场测量误差的补偿。仿真结果表明，该方法简单易行，简化了参数的求解过程，具有较高的误差补偿能力，地磁测量误差可以从20 000多纳特减少到几个纳特。