谐振式无线电能传输系统谐振线圈优化设计

通过耦合模理论推导出无线电能传输系统发射和接收线圈之间实现能量高效转移的条件,利用等效电路模型对磁耦合谐振线圈进行分析,通过MATLAB仿真软件,得出耦合谐振线圈各参数与传输效率的关系.通过对具体模型进行优化,模型效率明显提高,为耦合线圈的优化设计提供依据.     

一种适用于高频地波雷达的电小双频发射天线

设计了一款适用于高频地波雷达的发射天线,通过顶部加载螺旋线圈的方式实现了天线电小化,且利用参差调谐原理,同时在顶部加载两个不同长度螺旋线圈,使天线实现双频谐振。该天线电尺寸仅为0. 085λ,且兼顾双频段和高效率的优点。利用CST电磁仿真软件进行仿真设计并制作缩比模型进行验证,仿真与实测结果吻合良好。     

透过皮肤的电磁耦合

设计了应用于神经功能恢复微电子植入系统供能模块的电磁耦合模块.通过对印刷电路板(printed circuit broad,PCB)平面螺旋线圈电学参数及其互感耦合的理论分析,确定发射、接收线圈几何参数的取值.首先进行线圈电学参数测试,然后将发射和接收线圈组合成电磁耦合模块,分别在空气和皮肤两种介质条件下进行耦合测试定量实验.实验结果表明:接收电压随发射电压线性变化;发射和接收线圈空间匹配时,相对于空气介质,皮肤介质使接收电压产生更大衰减.发射和接收线圈空间匹配可以增加接收电压;在可实现的发射电压范围内,可以获得所需的接收电压.     

磁耦合谐振式无线电能传输系统多负载特性研究

针对发射线圈面向两个平行的小型接收负载线圈电能传输情况进行研究,搭建带有频率跟踪装置的双线圈结构磁耦合谐振式无线电能传输装置平台,并在该平台上对单/双负载线圈的发射线圈间距离（以分米级为单位）与传输效率之间的关系进行实验.单负载实验结果与仿真结果吻合度很好,但实测效率普遍比仿真效率要差;多负载实验仿真模型能正确反映传输效率随线圈间距的变化情况,实际实验测量数据与仿真数据相吻合.表明,应用磁耦合谐振式技术的双负载无线输电系统在分米级的传输距离下能够达到较高的传输效率.     

脉冲电流测量线圈的研究和CAD设计

分析了测量脉冲电流时ＲｏｇｏｗｓｋｉＣｏｉｌ的工作原理，研究了其电气参数和几何参数的计算。在测量高频电流时线圈与屏蔽盒之间的杂散电容对上升时间有较大的影响。建立了线圈的分布参数模型，并用ＥＭＴＰ软件计算方波响应曲线和上升时间。通过计算和实验发现在绕组和屏蔽盒之间并联电阻能有效地减小或消除振荡。建立了并联消振电阻后的分布参数模型，并用状态方程法计算了方波响应曲线和上升时间。编制的ＲｏｇｏｗｓｋｉＣｏｉｌ的计算机辅助设计（ＣＡＤ）软件包，可以设计ｄＩ／ｄｔ线圈、Ｉ线圈，并且可绘出误差曲线、方波响应曲线和各零件的工程图以及ＲｏｇｏｗｓｋｉＣｏｉｌ的装配图、原理图。     

限定尺寸的无线电能传输线圈优化设计

为优化设计尺寸约束的无线电能传输系统线圈,提高系统传输效率,通过ANSYS软件对传输线圈进行建模仿真和实验验证的方法研究了双线圈串串拓扑结构的等效电路模型和线圈模型参数,得到了在尺寸约束条件下优化平面螺旋线圈的主要影响因素,然后以品质因数为衡量标准,利用ANSYS软件对传输线圈部分进行研究和设计,找到尺寸约束下线圈的最佳缠绕方式,最后根据理论和仿真的优化结果绕制线圈,并通过实验验证了理论研究和设计的可行性.结果表明:优化线圈组经过实验相比于两个对照线圈组传输效率由0.85和0.87提高到了0.97,分别提升了14.1％和11.4％.可见在尺寸约束的条件下根据理论和仿真的优化结果绕制的线圈能有效提升系统的传输性能.     

植入式传感器系统中无线电能发射线圈的研究

为提高磁共振式无线电能传输系统的工作效率, 提出研究磁通量接收线圈强度的方法。以发射线圈为研究对象, 通过一种形函数对圆形、 矩形线圈进行仿真计算和深入研究。在实际效果区别较大的线圈形状中, 找出最优的线圈设计方法, 使其可在植入式传感器领域更好地应用。研究结果表明, 选取矩形发射线圈可同时在4个内角为4个接收装置供能, 从而大大提高传输效率。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统线圈结构参数优化方法

谐振线圈是磁耦合谐振式无线电能传输(magnetic coupling resonance wireless power transfer, MCR-WPT)系统的核心部分,线圈参数决定了系统电路的谐振参数,进而决定系统的能量传输效率。现有研究只考虑了近距离四线圈及以下MCR-WPT系统建模及其线圈参数优化。为了实现中远距离高效无线传能,构建了一种六线圈MCR-WPT系统模型,并以线圈结构参数为优化变量,通过分析限制交叉耦合与频率分裂的条件建立优化变量约束函数,以线圈互感与线圈内阻之比为目标函数,设计了一种基于灰狼算法的定线圈间距六级MCR-WPT系统参数优化方法,并通过仿真进行了验证,结果表明,其最优传能效率达93%,所构建的六级MCR-WPT及其参数优化方法有效。     

Parallel imaging methods for phased array MRI

Two parallel methods for magnetic resonance tmaging (MRI) using radio frequency (RF) phased array surface coiks, named spatial loca! Fourier encoding (SLFE) and spatial RF encoding (SRFE), are presented. The MR signals are acquired from separate channels across the coils, each of which covers a sub-FOV (field-of-view) in a parallel fashion, and the acquired data are combined to form an image of entire FOV. These two parallel encoding techniques can accelerate MR imaging greatly, yet associated artifact rnay appear, al-though the SLFE is an effective image reconstruction method which can reduce the localized artifact in some degrees. By the SRFE, RF coil array can be utilized for spatial encoding through a specialized coil design. The images are acquired in a snapshot with a high signal-to-noise ratio (SNR) without the costly gradient system, resulting in great saving of cost. Both mutual induction and aliasing effect of adja-cent coils are critical to the success of SRFE. The strategies of inverse sourc     

永磁磁共振成像中射频表面线圈的优化设计

提出了一种以信噪比为优化目标的射频表面线圈的优化设计方法。在电磁分析中采用无穷大的均匀介质来近似模拟计算人体产生的噪声,以Fourier级数为基函数将线圈所在平面的源电流密度按函数展开,以展开系数为自变量对线圈的信噪比进行优化。利用该方法设计制作了一个表面线圈,在一台0.3T磁共振成像系统上进行了水模和人体的成像实验,结果表明,该线圈在较浅深度上的信噪比超过了正交体线圈,而在所有深度上都超过了以均匀度为优化目标设计出来的蝶形线圈。     

磁耦合谐振式无线能量传输理论研究与实验验证

针对三线圈磁耦合谐振式无线能量传输系统中线圈距离对系统性能的影响问题,分别从理论上推导出负载功率和传输效率关于线圈间距的函数表达式、计算相邻线圈最佳间距的函数关系式,提出利用求解非线性规划问题的方法求解中继线圈最佳位置。基于以上推导设计了系统软件,该软件能够根据给定的系统参数直接输出传输功率、系统效率等值并进行优化。最后通过实验验证了理论和设计的可行性,对于不同的系统可以通过理论和软件来确定各个线圈的最佳位置。     

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。     

基于嵌入式架构的阵列感应成像测井仪调试台架设计

介绍了阵列感应成像测井仪调试台架的设计。根据阵列感应测井仪的结构特点,将仪器调试分为线圈、线圈系和整机三个层级,并从元件级设计了各调试子系统。该调试系统采用主从式结构,主机和前端机通过以太网互联。基于嵌入式技术的前端机通过扩展总线控制线圈、线圈系和整机调试子系统。扩展总线在硬件实现上借鉴了PC104的自堆叠结构,使前端机和各调试功能板形成积木式组合,也使系统具有良好的可靠性和可扩展性。该系统已成功应用于阵列感应成像测井仪的产业化过程,并为新型线圈及线圈系设计提供了良好的测试平台。     

管道磁聚焦瞬变电磁技术设计与实现

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。     

E类逆变器在无线电能传输系统中的设计与应用

针对E类逆变器由于发射端阻抗参数漂移而造成失谐的问题,研究其在无线电能传输系统中的锁相控制方法.所提出的控制方法有助于降低发射端谐振回路对参数漂移的敏感性,并提高系统运行的稳定性.所搭建的无线电能传输系统样机在1 MHz频率附近实现了逆变器负载阻抗角的锁定,从而验证了所提出设计方法的准确性和可行性.实验结果表明,样机可稳定运行于不同的负载条件,在发射线圈与接收线圈的耦合系数仅为0.07时,样机的系统效率达到了65.5%.     

磁谐振成像系统中高温超导线圈的研制

将混合位积分方程与矩量法结合,分析了用于磁谐振成像系统中的高温超导螺旋型接收线圈的谐振特性,设计了用于０．２Ｔ和０．５Ｔ磁谐振成像系统中的接收线圈,采用分析高温超导材料高频特征增强的二流体模型计算了超导材料的电导率,模拟结果与测试结果吻合较好,同时,用矩量法分析了两个螺旋线圈之间的耦合及近场特性,这对磁谐振成像系统中相控阵的研究有着重要的意义。     

基于MAXWELL的瞬变电磁“8”字形发射线圈仿真分析

针对瞬变电磁技术在工程应用中易受干扰、探测结果不准确的问题,本文提出了一种瞬变电磁“8”字形发射线圈方案。采用MAXWELL仿真软件对瞬变电磁“8”字形发射线圈和方形发射线圈进行了仿真分析,通过对比“8”字形发射线圈和方形发射线圈在不同大小电流情况下产生的磁场分布发现,“8”字形发射线圈在远距离位置具有较强的聚焦性,在近距离位置能产生明显大于方形线圈的磁通密度。所以“8”字形发射线圈对增强瞬变电磁超前探测的抗干扰能力和提高探测结果的准确度具有重要作用。     

等效电路法在双调谐射频线圈设计中的应用

为了解决磁共振成像系统中双调谐射频线圈的设计问题,提出了一个通用等效电路模型。通过考虑线圈各导体间的互感,对各回路电流建立完整的电路方程并求解相应的特征值问题,从而获得线圈完全的谐振模式。仿真分析和实验结果表明:在130MH z以下的频率范围内等效电路法和矩量法分析结果的偏离程度小于11%。在1.5T磁共振成像系统的双调谐四端环鸟笼线圈的设计中,仿真和实验结果的偏差小于2%,即等效电路法可以高效地获得足够近似的分析结果。     

A new simulated annealing method of designing NMR biplanar shim coils

A new SA (simulated annealing) method is presented for the design of longitudinal shim coils for NMR (nuclear magnetic resonance) equipment. First, AGL (adaptive Gauss-Lobatto) quadrature used by the traditional SA method is analyzed. Two kinds of complete elliptic integrals are introduced to integrate the spatial magnetic field, which increases the computing speed by 13.3 times. Then, the system energy calculation is extended to the field of the z-axis. The results illustrate that the coil-set efficiency designed by the new SA method is 15% higher than that of the traditional one, and the field inhomogeneity is reduced from 1.20% to 0.49%. Finally, a prototype of coil assembly for NMR rock-core analyzer is built, and the experimental results are in good agreement with the theoretically calculated results.     

电动汽车无线充电系统耦合线圈的优化设计

为了提高电动汽车无线充电系统磁耦合机构的耦合系数，在分析耦合线圈参数对串联补偿网络影响的基础上，采用电磁仿真分析法，对单圆形磁耦合线圈传输距离、内外经尺寸、绕线方式对自感系数、耦合系数的影响进行了研究。结果表明：磁耦合线圈自感系数的稳定性受其外径和传输距离之比影响，磁耦合线圈外径与传输距离之比越小，磁耦合线圈自感系数越稳定；当传输距离和磁耦合线圈外径确定时，磁耦合线圈内外径之比越小，耦合线圈的耦合系数越高；当两个磁耦合线圈传输距离、外径尺寸、互感系数相同时，不同绕线方式的线圈，其耦合系数也不相同，其中匝间距等增绕线方式的线圈可以获得较高的耦合系数。