斜航向上舰船感应磁性磁场分离方法讨论

斜航向上舰船感应磁性磁场分离是舰船磁场分析中的一个难点.针对舰船龙骨下方典型测量点上的磁场特征特殊形态展开分析,可方便明晰地解决这一问题.根据相差180°的两个航向上的磁场测量数据,可分离出舰船纵向和横向感应磁性磁场的总和.在舰船龙骨下典型测量点上,舰船纵向和横向感应磁性磁场总和的纵向和垂向分量来源于纵向感应磁性,横向分量来源于横向感应磁性.最终,实现了斜航向上舰船纵向和横向感应磁性磁场的分离.     

磁偶极子阵列模型的适用性研究与优化分析

随着我国水下探测、通信技术的发展,传统的磁性测量模型已无法满足高精度、高效率建模的需要.本文从舰船磁场积分模型出发,综合分析模型离散化为磁偶极子阵列模型产生的复化中矩形,以及Gauss-Legendre积分余项分析过程引起的离散误差、算法误差,模型简化产生的拟合误差、模型误差等,对模型适用性条件进行分析;同时,以建模精度和计算复杂度为目标构造多目标优化函数,通过NSGA-Ⅱ算法对多目标函数进行求解,得到使精度、复杂度较为均衡的最优解集,提出了不同精度、复杂度需求下的选择规则.为了保证结果的有效性,在舰船磁场混合模型的基础上利用数值实验对模型进行验证,充分考虑模型拟合误差,通过对磁性均匀、磁性不均匀潜艇的仿真分析得到模型达到适用范围时距离与磁偶极子数目的相关关系;在保证模型适用的条件下,基于NSGA-Ⅱ算法的多目标优化过程所得结果运算效率、精度高,具有很好的工程应用价值.     

多目标优化的舰船磁场建模方法

针对舰船磁场混合模型建模中存在的建模精度不高和稳定性差的问题,提出一种高精度稳定模型建立方法,结合混合模型中磁偶极子参数与舰船结构的相关性,以建模精度和模型稳定性为目标构造了多目标函数,通过对多目标函数优化获得合理的磁偶极子参数,间接地将建模求解问题转化为多目标函数优化问题.利用多目标粒子群优化算法进行求解,得到了建模问题求解结果的可选集,以建模精度为基准设计了从可选集中选取最佳结果的选择规则.三种类型的舰船船模实测数据建模结果表明:本文方法所建模型相对误差小于3%,换算误差小于6%,能够有效对舰船磁场进行建模;当存在测量数据误差时,本文方法建模求解结果稳定,验证了文本方法建模具有较好的稳定性.海上的某型舰船实测数据建模结果表明,本文方法建模具有较高的建模精度和换算精度,能够有效地在相关的工程中应用.     

舰船磁场磁单极子阵列法建模技术

针对现有舰船磁场等效源反演建模方法存在的精度较低和适应性不强的问题,提出了一种舰船磁场磁单极子阵列反演建模新方法,按照舰船铁磁结构布置磁单极子阵列,采用正则化技术进行舰船磁场的反演建模.建立了三种典型的磁单极子阵列形式:舰船水线平面上的长方形阵列、包围船体的长方体阵列、按照舰船铁磁结构分布的三维船体阵列.理论分析表明,三维船体磁单极子阵列减少了等效磁源设置的盲目性,所得到的等效磁源与真实磁源一致性高,能够更大程度地复现舰船磁场完整信息.利用典型虚拟舰船的磁场进行了验证试验,结果表明所提出的三维船体磁单极子阵列比长方形或长方体阵列具有更高的精度和适应性,特别是能实现舰船远磁场与近磁场、舰船上方和下方磁场之间的相互精确转换.所提出的三维船体磁单极子阵列模型具有复杂度小,建模简单,布置灵活的独特优势,为舰船磁场高精度反演建模、磁场定位等的数据处理和解释提供了新的技术选择.     

基于不敏粒子滤波的水中非合作磁性目标实时磁定位方法

针对水中非合作磁性目标的实时定位问题, 提出了一种基于不敏粒子滤波(unscented particle filter, UPF)的实时磁定位方法. 从非合作磁性目标的运动特征出发, 建立了状态空间模型, 利用UPF算法对目标状态进行实时估计. 为了提高系统的可观测性, 在算法迭代过程中对粒子状态进行约束及利用最小二乘法反演磁矩. 仿真与铁磁物体定位实验结果表明, 该方法的定位精度较高, 实时定位效果较好, 可用于近场实时磁定位问题中. 关键词： 磁定位 椭球体模型 状态空间模型 不敏粒子滤波     

基于三维磁成像的近场磁性体探测

提出一种近场条件下未知磁源的三维磁成像方法.考虑到大多数磁性体不仅受背景磁场磁化，本身也带有较强剩磁，将观测面上的磁场转换为磁场矢量异常模量，并建立目标函数进行最优化求解，以得到符合观测磁场特征的磁性体磁化模型.仿真和实验表明：此方法可有效消除剩磁对反演结果的影响，能够实现对近场多个磁源磁化率分布的成像，验证了所提方法用于探测隐含磁体位置和形状的可行性.     

基于SQUID梯度计的单磁源定位及磁矩反演误差分析

磁源定位及磁矩反演技术在空间探测、无损检测以及目标追踪等领域有着广泛的应用前景。利用磁场梯度张量信息进行磁源定位及磁矩反演的思想是在1975年首次提出的,2006年提出的磁性目标线性方程定位方法以其快速准确求解的特点而备受关注。但是,对于该梯度张量矩阵求逆法进行磁源定位的全方位的误差分析仍有待完善。在简要回顾梯度张量矩阵求逆法进行磁源定位的方法的基础上,提出了一种基于该方法的系统误差和随机误差分析的理论;研究结果表明定位误差是由于将差分近似为微分而引起的系统误差和传感器测量的随机误差构成。以目前具有超高精度、超高灵敏度的超导量子干涉仪作为典型磁场测量传感器,分析了梯度张量矩阵求逆法进行磁源定位及磁矩反演误差与传感器分辨率和相对误差水平之间的关系。     

舰船地震波远程定位方法研究

随着舰船噪声抑制技术的提高,利用水声远程定位舰船目标变得越来越困难.而舰船地震波能量主要集中在固体和液体的分界表面,在海底衰减缓慢,可以远程传播.利用舰船地震波实现对目标的远程定位可以弥补水声远程定位的不足.本文分析了舰船地震波的传输耦合机理,研究了基于九元海底地震计环形阵列的梯度下降算法和单纯形算法对目标的定位.仿真计算证明,梯度下降算法和单纯形算法可以减小定位误差,单纯形算法具有更高的定位精度和稳定性.     

时域混合算法在一维海面与舰船目标复合电磁散射中的应用

采用时域积分方程(TDIE)与时域基尔霍夫近似(TDKA)的混合算法研究粗糙海面与舰船目标的复合瞬态电磁散射.该方法将舰船目标及其近邻海面划分为TDIE区域,用TDIE方法精确求解;将剩余电大尺寸的粗糙海面划分为TDKA区域,采用高效的TDKA电流近似求解.通过混合算法和传统TDIE算法结果的对比,表明TDIE-TDKA混合算法能保证计算的精度,同时具有较高的计算效率.最后,讨论了海面上方有无目标、海面上方风速、电磁脉冲入射角、舰船目标尺寸、吃水深度对后向散射磁场的影响.     

基于边缘线分析与聚合通道特征的港口舰船检测

针对可见光学遥感图像港口舰船检测过程中,人造目标造成检测结果准确率低、虚警率高的问题,提出了一种基于边缘线梯度特征定位和聚合通道特征的舰船检测方法。基于多尺度多结构元素形态学滤波实现海陆分割;并结合遥感图像中港口的矩形形状特点,定义边缘梯度正切角和港口凹凸度特征以对港口进行定位,获取港口感兴趣区域集合。提取舰船目标的聚合通道特征,并通过聚合通道特征构建的样本训练库和AdaBoost算法完成分类器的训练,利用训练完成后的分类器完成舰船目标的最终判别确认。实验结果表明该算法相较于传统的HOG特征和Haar特征,检测效果良好,准确率和召回率得到较大的提升。     

Magnetic Impurity Band and Photoinduced Magnetic Phase Transition in Diluted Magnetic Semiconductors

Applying the dynamical coherent potential approximation (dynamical CPA) to a model of diluted magnetic semiconductors (DMSs), in which both random impurity distribution and thermal fluctuation of localized spins are taken into account, the spin-polarized band and the carrier spin polarization are calculated for various magnetizations. In order to clarify the role of impurity depth on the occurrence of ferromagnetism, three typical cases are investigated: (a) II-VI DMS, (b) deep impurity level, and (c) strong exchange interaction. The present study reveals that the impurity depth of magnetic ions strongly enhances the carrier spin polarization (CSP) and accordingly, leads to a high Curie temperature. This means that photoinduced ferromagnetism with high Curie temperature can be expected in a DMS with a deep impurity depth and strong exchange interaction.     

磁传感器与磁场的测量

在中学物理教学中，研究磁场传统的实验方法是用小磁针显示磁场的方向，用小磁针或铁粉显示磁感线分布．磁针和铁粉用来形象描述磁场功不可没，可对磁感强度的定量研究却显得无能为力．学生也只好在题海中领会感受磁感强度B的大小；1特斯拉有多大?在脑子里只有一个模糊抽象的印象．物理学对电磁现象的研究成果为各行各业提供了先进的检测设备，可是在自身的物理教学中对磁场的实验检测仍停留在4大发明的“司南”时代．近来上海的DIS实验(数字化实验系统)，     

Magnetic Textures and Dynamics in Magnetic Weyl Semimetals

Recent theoretical and experimental attempts have been successful in finding magnetic Weyl semimetal phases, which show nodal-point structure in the electronic bands as well as magnetic orders. Beyond uniform ferromagnetic or antiferromagnetic orders, nonuniform magnetic textures, such as domain walls and skyrmions, enrich the properties of the Weyl electrons even more in such materials. Here, a topical review on interplay between Weyl electrons and magnetic textures in those magnetic Weyl semimetals is given. The basics of magnetic textures in nontopological magnetic metals are reviewed first, and then the effect of magnetic textures in Weyl semimetals is discussed, regarding the recent theoretical and experimental progress therein. The idea of the fictitious “axial gauge fields” is pointed out, which effectively describes the effect of magnetic textures on the Weyl electrons and can well account for the properties of the electrons localized around magnetic domain walls.     

Exploitable Magnetic Anisotropy of Magnetic CrBr3 Monolayer

JETP Letters - We investigated the influence of Li and F adsorption on the ferromagnetism and magnetic anisotropy energy of CrBr3 monolayer based on the first-principles calculations. It is...     

Magnetic monopoles

Summary Theoretical foundations for the existence of magnetic monopoles are given. Consequences extracted from cosmological and astrophysical considerations on the abundance of magnetic monopoles today are reviewed. The latest experimental results in the search for classical monopoles as well as for grand unified monopoles are summarized.

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Riassunto Si danno i fondamenti teorici per l'esistenza di monopoli magnétici. Si esaminano le conseguenze tratte da considerazioni cosmologiche e astrofisiche sull'abbondanza di monopoli magnetici attuale. Si riassumono i piú recenti risultati sperimentali sulla ricerca di monopoli classici e di quelli della grande unificazione.

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Резюме Приводятся теоретические обоснования сушствования магнитных монополей. Анализируются следствия из космологических и астрофизических рассмотрений, касающиеся распространенноси магнитных мононолей в настоящее время. Приводятся последние экспериментальные результаты по поискы классических монополей и монополей Великого Объединения.

     

Magnetic surfaces

The magnetic ground state, magnetic anisotropies and spin excitations of surfaces, interfaces and ultra-thin films of ferromagnetic 3d-metals are discussed. Enhanced magnetic ground state moments and altered hyperfine fields as predicted by ab initio band calculations have not been conclusively verified by experiments up to now. Future calculations should take into account dipolar fields and the role of interface roughness. Very large magnetic anisotropies are observed at magnetic surfaces and interfaces. In Ni/Cu multilayered films, the superposition of surface and stress-induced anisotropies was used to switch the easy axis of magnetization from the film plane to a perpendicular orientation by a proper choice of the Ni layer thickness. This could be an attractive possibility to develop new magnetic materials for technical applications. The temperature dependence of the spontaneous magnetization at surfaces and in ultra-thin films deviates from the behaviour of bulk material. Size effects as well as surface effects of spin wave excitations are discussed, comparing theoretical and experimental results. The need for more complete theories including surface exchange, surface anisotropy and realistic surface structures is emphasized.     

磁性石墨

德国来比锡大学的EsquinaziP教授及其同事们利用质子对石墨样品进行辐射,可使石墨在室温下转变为一种纯碳的、不含金属的、轻型的磁性材料.众所周知,碳元素具有许多值得注意的固体形态:一种是粉末状的石墨,由于它在二维层间只有松散的键约束,因此可用来作为润滑油或铅笔芯;第二种是钻石,由于它在三维空间内都有紧密的约束而成为坚硬的宝石;第三种就是著名的富勒球;其他还有碳纳米管等.所有这些固态碳都具有重要的电性质,但都没有磁性.迄今为止还没有任何一种由纯碳组成的样品具有磁性,当然除了保持温度在绝对零度附近的掺杂的石墨样品.来比…     

Magnetic monopoles

These are notes of the first part of the lectures given at the JINR-ISU Baikal Summer School on Physics of Elementary Particles and Astrophysics (July 2010). I review classical monopole solutions of the SU(2) Yang-Mills-Higgs theory providing a pedagogical introduction into to the theory of non-Abelian monopoles both in the BPS limit and beyond of it. I briefly discuss monopole dynamics, the idea of the moduli space and some of the basic properties which are connected with the field theoretical aspects of these classical solutions.