非圆Tokamak载流线圈的磁弹性分析

基于曲梁理论和Ｂｉｏｔ－Ｓａｖａｒｔ定律描述超导载流线圈全部形变的理论模型,采用边值问题的齐次生分方程封闭形式解析通解和非齐次微分方程数值特解相叠加的半解析半数值方法,对非圆Ｄ型Ｔｏｋａｍａｋ载流线圈弯曲,失稳的磁弹性相互作用进行了研究;并且就线圈初始扰动位移时失稳临界电流的影响也进行了定量分析。数值模拟结果表明：线圈失稳的临界电流随线圈曲率半径的增大而增大,随线圈非完全对称排列这一初始缺陷的增大     

关于非平面载流线圈磁矩及应用的探讨

论证了非平面载流线圈磁矩定义的等价性,导出了非平面载流线圈在匀强磁场中所受磁力矩的计算公式和非平面载流线圈激发磁场的计算公式．     

在气轨上演示载流线圈在磁场中的运动

载流线圈在非均匀磁场中由于受到的磁力矩和磁力都不为零，载流线圈除了发生转动外还要平动。     

空间载流线圈的磁矩及其在均匀磁场中的磁力矩

文中导出了任意形状空间的载流线圈磁矩的计算公式及其在均匀磁场中所受磁力矩的计算公式，结果表明本文的结论与电磁不理论的有关知识是相全的。     

磁场中载流线圈力和力矩的公式

本文给出计算载流线圈在外磁场中所受力和力矩的普遍公式.     

均匀磁场中平面载流线圈所受的力和力矩

对任意形状平面载流线圈垂直于均匀磁场的情况，给出了线圈所受磁力和磁力矩的一种推导方法．     

矩形载流线圈沿一中线折成直角可看作磁偶极子

从磁偶极子的特点出发,用毕奥一萨伐尔定律、安培力公式和力矩的定义,推导出用磁矩表示的矩形载流线圈沿一中线折成直角的远场及其在均匀磁场中所受的磁力和磁力矩,指出此非平面载流线圈可看作磁偶极子．     

共轴圆形载流线圈间的相互作用力

利用圆形载流线圈空间磁场的轴对称性，根据安培环路定律和高斯定律，通过不断迭代的方法巧妙地给出了圆形载流线圈空间磁场的级数表达式，并由此计算出了两共轴圆形载流线圈间的径向和轴向相互作用力．与其他推导方法相比，该方法简单、巧妙，易于理解，便于在普通物理教学中推广．     

载流线圈在非均匀磁场中所受的作用力

给出了非均匀磁场对载流线圈作用力的一般计算公式，利用该公式计算了一个磁偶极子对载流线圈的作用力。     

多个弹性支承上轴心受压杆件的弹性稳定

采用Laplace交换研究了多个弹性交承上轴心受压的弹性失稳问题，推导出确定其发生弹性失稳时屈曲载菏的特征方程，并通过实例计算验证了该方法的正确性．     

矩形截面线圈稳恒磁场的积分算法

从Biot-Savart定律和矢量叠加原理出发,发展了一种计算矩形截面不规则线圈稳恒磁场的积分算法.根据线圈的形状,将直流电流分割成直线段电流元和曲线段电流元,采用多个直线段电流元来拟合曲线段电流元,并将所有直线段电流元的磁场三重积分形式分别转化为一重积分;最后进行数值求解.为了快速求解这些积分,分别推导了梯形棱柱体电流元、三角形棱柱体电流元和梯形面电流元的磁场积分方程.模型验证表明,计算值与理论值符合良好.     

对称平衡式涡流传感器在管棒检测中的应用

涡流探伤可以在不损伤金属件的情况下检测出有缺陷的产品并自动剔除,被广泛应用在金属加工行业.就管棒材料探伤普遍使用的涡流传感器存在灵敏度不高等缺陷,提出了一种新的方法和结构,从而更简便、更有效地检测出缺陷,并解决了工程中存在的常见问题.此方法使用的高频反射式涡流传感器采用对称平衡式线圈,是穿过式线圈和探头式线圈的结合体,用探头式的内部结构(差动式)和穿过式的方位配置来制作,有效结合了两个线圈的优点.这种穿过式探头,在制作时已经在实验室将所有参数调整到位、并封装,现场无需再根据环境变化做出调整.由此可见,简洁方便是对称平衡式线圈所具有的一大优势.     

导体表面雷电流测量

为了对雷电流在导体表面的分布情况进行研究,研制了线圈式表面电流探头和巨磁阻表面电流测量系统,设计制作了低压脉冲源,在TEM传输室中对2种测量系统进行了实验和标定。采用这2种测量系统对矩形铝板表面电流密度进行了测量和仿真计算,实测和仿真计算结果一致。结果表明,巨磁阻表面电流测量系统可用于研究雷电流在导体表面的分布;采用合适频率的连续波,线圈式表面电流探头用于替代雷电流密度分布测量也是可行的。     

新型方向性自差分涡流传感器的仿真设计与研究

传统涡流检测技术采用一个圆柱形的激励线圈来产生激励磁场,通过用检测线圈来收集扰动磁场,然而由于激励线圈引起的磁场要比缺陷引起的扰动磁场强很多,这种结构的传感器对缺陷的检测灵敏度低,需采用差分的方法来获取缺陷信息。提出了一种新型涡流传感器,其通过采用矩形激励线圈来改变激励磁场的空间分布,使得无需采用差分方法就可以获得缺陷信息。在对新型传感器进行原理分析的基础上,仿真分析了其与传统传感器探头缺陷检测灵敏度之间的差异。并对传感器尺寸和激励频率进行了优化设计,最后验证了该新型传感器对缺陷长度的定量检测能力。仿真结果表明,该新型传感器具有较高的检测灵敏度和缺陷定量精度,为以后单激励多检测阵列涡流传感器的研究奠定了基础。     

平面电涡流线圈的结构参数设计

为提高平面电涡流传感器的灵敏度,以Biot-Savart-Laplace定理为基础,研究了传感器线圈结构参数对其灵敏度的影响。推导了平面电涡流线圈的磁场分布梯度公式,仿真计算、分析了不同结构参数条件下线圈的磁感应强度-距离曲线,并进行了实验验证。结果表明:增加外径和圈数,减小内径,可以有效地提高平面电涡流线圈的灵敏度。     

电涡流位移传感器线圈优化设计

高速磁悬浮转轴间隙的精确测量是磁悬浮转轴系统可靠工作的重要保障.电涡流位移传感器被广泛应用于这种间隙的测量.由于磁悬浮转轴系统空间有限,所以要求传感器既要有很高的灵敏度同时检测线圈的尺寸要尽可能缩小,为此提出了1种电涡流位移传感器检测线圈的多参数设计方法.该方法利用线圈的品质因数和所激发的磁感应强度梯度以及线圈导线的总长度3个参数构成1个优化函数,并采用遗传算法求解该函数,从而得到了最佳的检测线圈尺寸.通过MATLAB仿真已验证了该方法的有效性.     

矩形载流线圈的空间磁场计算

利用教材中一个常见例题的结论,将矩形载流线圈视为四段载流导线,采取分段计算然后叠加的方法,导出了矩形载流线圈空间磁场分布的普遍表达式,并讨论正方形线圈的特殊情况。     

HT-7U装置环向场线圈涡流损耗分析

文章分析了由等离子体电流和真空室感应电流在HT-7U装置环向场超导磁体中产生的涡流损耗.超导磁体中变化的磁场被分解为切向和法向两个分量,通过将超导线圈分为适当单元可求出磁场两个分量产生的涡流损耗.文中给出涡流损耗的分布及其随时间变化情况.计算结果表明涡流损耗不仅沿线圈周长分布不均匀而且在线圈的断面上也不均匀.     

微小平面电感线圈近场涡流效应模型

微小平面电感线圈是一种新型的近场电涡流检测敏感器件,能够应用于复杂表面之间和微机电系统中实现准确的位移测量或无损检测。为了研究微小平面电感线圈的近场涡流效应对其自感和阻抗的影响规律,以轴对称时谐电磁场理论为基础,根据微小平面线圈近场涡流效应的特点,建立了描述微小平面线圈的自感和阻抗变化的数学模型,并进行了详细的模型解析和实验验证。验证结果表明,建立的数学模型具有很强的可计算性,并能够与实验结果很好地相符合,可以为微型平面线圈电涡流传感器的设计提供依据和指导。     

大型电力变压器绕组直流电阻"三点法"测试研究

提出了“三点法”动态测量大型电力变压器绕组直流电阻的原理和方法,即利用电阻、电感在直流电源作用下的充电过渡过程,用计算机技术调节充电过程的时间常数,并对充电动态曲线进行等间隔采样,只要选择三点以上信息,通过计算机解出3个联立方程,即可求得变压器绕组的直流电阻值。用计算机模拟和变压器实测证实了该方法的可行性以及测量结果的准确性,得出了用三点法动态测量各种大型电力变压器绕组直流电阻的规律。介绍了利用数据采集分辨率提高变压器直流电阻测量精度的方法。