基于COMSOL软件的静磁场仿真与分析

本文利用COMSOL软件对于半径为1.5 mm,高度为1 mm圆柱形微小永磁铁的磁场进行了仿真,并利用切片图和体箭头图对磁铁周围的磁场进行了三维分析,利用一维绘图组对磁铁周边的平行线上的点的磁场进行了分析。通过仿真,可以对磁铁周边的某条线、某个点的磁场进行精确求解,可以让学生更直观、更形象去理解周边的磁场,更好的服务大学物理实验教学。     

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LabVIEW的三维可视化温度在线监测系统设计

主要对低温真空球罐三维可视化温度在线监测系统进行介绍,为了直观显示低温真空球罐的整体温度信息,提高测试监控效率,在真空球罐外罐内壁、内罐外壁、夹层、垂直支架等部位安装温度传感器,通过LabVIEW数据采集板卡实时采集温度信号,在Pro－E中建立球罐三维模型,划分网格后导入到LabVIEW环境中,将采集到的温度信号通过空间插值算法映射到模型中,直观显示真空球罐的整体温度场分布信息,同时,通过LabVIEW增加场景对象、创建截断平面、绘图样式子VI开发了模型隐藏、剖分、透视以及拾取传感器点等多样化功能,采用三维可视化模型显示方法,增加了显示的整体性和相关性,提高了数据分析的效率,达到了对低温球罐进行实时监测的目的;该套在线监测系统已经投入使用,整体性能表现优异,尤其是直观新颖的三维可视化操作界面受到操作人员的一致好评。     

新学说:磁场空间分布的新概念

 在磁场空间分布的传统概念中,认为一条棒状磁铁的两端磁性最强,称为磁极,如果把棒状磁铁悬挂起来自由转动,磁棒指北的一端称为北极(N极),指南的一端称为南极(S极),棒状磁铁的中部几乎无磁性,棒状磁铁周围磁场的分布是空间位置的函数,磁场由S极向着N极方向,如图1(a)所示.地球象一条形磁铁,也有S极和N极,地球外部磁场的空间分布如图1(b)所示.     

外加磁场压电悬臂梁能量采集系统的磁化电流法磁力研究

以外加磁场压电悬臂梁能量采集系统结构为研究对象, 根据磁化电流方法探讨了具有悬臂梁特征的系统结构的磁场作用力及其计算方法, 给出了相应的磁力计算模型, 并将计算结果与实验数据进行了对比. 研究表明, 磁化电流方法导出的磁力计算模型存在偏差, 其磁力计算误差随着磁铁间距缩小而增大. 通过引入悬臂梁末端磁铁的偏转角度, 对磁化电流法计算模型进行改进, 得到合理的外加磁场压电悬臂梁能量采集系统的磁力计算模型, 为该能量采集系统的进一步研究提供了可靠的磁力计算理论依据.     

静态磁场测试平台的采集监控系统的设计与实现

介绍了静态磁场测试平台的结构和特点,详细描述了采集监控系统的体系架构,该系统是由数据采集管理系统和操作监控平台组成的。根据该系统的特点,设计了基于Qt的数据采集管理系统和基于EPICS的操作监控平台。该系统实现了对静态磁场测试平台的实时控制、设备状态检测及监控、数据采集、存储及查看。该应用运行稳定,能满足静态磁场测试平台对采集监控的需求。     

基于虚拟样机的回旋加速器主磁铁设计与修正

 磁铁设计对于等时性回旋加速器极为关键。磁场分布需要满足粒子等时性加速和粒子径向、轴向聚集要求，同时避免危险的横向共振。提出了一种计算机辅助的自动化磁铁设计、建模和修正的方法，该方法在基于Python混合编程的虚拟样机集成设计环境中实现。详细描述了利用3维电磁场仿真软件TOSCA和自主开发的粒子束跟踪软件PTP对磁铁的优化过程，并给出了一个16 MeV负氢紧凑型回旋加速器的主磁铁设计实例。     

光场显微镜实现裸眼三维实时显示

提出了一种将光场显微镜与裸眼三维显示技术相结合的方法,实现了利用光场显微镜对微观样品进行三维裸眼实时观察的技术。该技术将光场显微镜得到的子图像阵列直接投影在微透镜阵列的焦平面上,在空间一定区域内双眼可分别观看到两幅不同视角图像,使观察者产生立体视觉。该系统具有结构简单,无需相干光源,无需佩戴特殊眼镜,可多人同时观看等优点,应用前景广泛。     

Lambertson型切割磁铁漏场的3维模拟计算和优化设计

 Lambertson型切割磁铁的漏场对RCS中的束流运行有较大的影响，包括束流集体不稳定效应以及高阶共振效应，为了对该型磁铁进行优化，利用3维磁场模拟程序OPERA3D/TOSCA，对北京散裂中子源/快循环同步加速环（CSNS/RCS）引出Lambertson型切割磁铁进行了物理设计。通过对不同的磁铁设计方案进行3维模拟计算和优化发现，采用15 mm厚的切割板以及在屏蔽管出口处添加半径为200 mm、厚度为10 mm屏蔽帽的磁场屏蔽措施，将Lambertson型切割磁铁的横向漏场降低到主磁场的0.80‰（y方向）和0.36‰（x方向），可以满足CSNS/RCS环的束流动力学设计要求。     

爆炸闪光脉冲波形实时采集与存储系统

介绍了一种针对爆炸时刻的测量而设计的爆炸波形实时采集与存储系统.该系统通过可编程逻辑阵列控制模数转换器的时序来完成数据实时采集,同时将采集到的数据实时存储到闪速存储器中.数据采集存储结束后,后系统通过PC/104总线传至PC/104计算机以便进行数据的后续处理获得完整的爆炸波形来判断爆炸时刻.     

爆炸闪光脉冲波形实时采集与存储系统

介绍了一种针对爆炸时刻的测量而设计的爆炸波形实时采集与存储系统.该系统通过可编程逻辑阵列控制模数转换器的时序来完成数据实时采集,同时将采集到的数据实时存储到闪速存储器中.数据采集存储结束后,后系统通过PC/104总线传至PC/104计算机以便进行数据的后续处理获得完整的爆炸波形来判断爆炸时刻.     

磁场中激光牵引热解石墨的理论与实验研究

利用钕铁硼永磁体搭建了悬浮平台,抗磁性物质热解石墨片做悬浮物,在光热效应下,研究了激光牵引磁悬浮热解石墨的运动机制.从悬浮物受力公式出发,将其分为磁场与热场2部分影响,结合Matlab给出理论公式与实验方案,通过实验验证了理论的自洽性.使用COMSOL进行数值模拟,给出定位情况下的受力情况、磁场分布以及热场分布等.使用COMSOL建立了相关APP,可以得到磁铁序列的磁场分布、势场分布、热解石墨片的热场分布及其在磁场中任意位置的受力.     

霍尔效应测量磁场实验的拓展

利用霍尔效应测二维空间磁场分布的拓展方案,测量了马蹄形磁铁周围的磁场分布。并用Mathematica编程对测量数据进行处理,模拟了直观形象的磁场分布图,提高了实验结果的精确度。     

一种便携式多生理参数采集系统的设计

本文设计了一种便携式多生理参数采集系统。该系统可以实现对人体呼吸、指脉、动作、皮电、血压、心电等六个体征参数的采集;该系统利用串口转USB传输可以实现采集到的人体生理参数与PC间的相互传输,测量结果和分析报告可以在PC 机进行实时显示和存储或者可以通过Internet向远程医疗服务中心进行数据的上传、备份、分析与反馈。所以,利用该系统可以实现对人体体征参数实时、连续的采集与监测。     

基于EPICS的颗粒传热实验测控系统应用研究

颗粒传热实验测控系统是为颗粒换热平台设计的测控系统。该系统基于分布式系统EPICS架构设计,通过对NI硬件平台、红外热像仪设备以及Oracle数据库进行集成,实现了颗粒换热平台实验的在线采集、监测、控制与实时存储。由于红外热像仪具有灵敏度高、测温范围广、非接触测温等优点,因此在该测控系统中用于测量颗粒在换热器出口处的温度。本文使用SDK将其集成到EPICS系统中,利用红外图像更加直观地呈现出颗粒的实时温度分布,并提取红外图像中的数据,与热电偶的测量数据对比,进一步检测利用红外热像仪作为一种颗粒实时温度测量设备的可行性。实验结果表明,集成后的红外热像仪操作软件能够实时提取并存储红外图像中的温度数值,并且采用EPICS架构设计、开发的颗粒传热实验测控系统完全可以满足颗粒换热平台的数据采集与存储需求。     

强流回旋加速器综合试验装置的磁场测量与垫补

强流回旋加速器综合试验装置的主体是一台紧凑型回旋加速器,加速器主磁铁材料的不均匀性,磁铁加工和安装的非理想因素将引起中心平面的磁场的非理想分布,因此有必要对其中心平面的磁场进行测量和垫补.本文主要讲述该综合试验装置的霍尔感应磁场测量系统的设计和使用;通过磁场测量数据分析进行镶条的再加工,最终实现对等时性磁场和束流的纵向聚焦的垫补;研究与实践了一种对磁场一次谐波进行垫补的方法,垫补的结果满足了设计的要求.     

强流回旋加速器综合试验装置的磁场测量与垫补

强流回旋加速器综合试验装置的主体是一台紧凑型回旋加速器, 加速器主磁铁材料的不均匀性, 磁铁加工和安装的非理想因素将引起中心平面的磁场的非理想分布, 因此有必要对其中心平面的磁场进行测量和垫补. 本文主要讲述该综合试验装置的霍尔感应磁场测量系统的设计和使用;通过磁场测量数据分析进行镶条的再加工, 最终实现对等时性磁场和束流的纵向聚焦的垫补;研究与实践了一种对磁场一次谐波进行垫补的方法, 垫补的结果满足了设计的要求.     

抗磁和顺磁性材料在磁场中弱磁力实验测量

对抗磁性材料和顺磁性材料在强磁场中的弱磁力进行测量.利用设计的实验装置,成功测得抗磁性石墨片和顺磁性材料铝片在永磁铁阵列表面受到的弱磁力.研究证明弱磁力的大小与磁场及磁场梯度乘积成正比.     

实时激光三维成像焦平面阵列研究进展

研究了应用于实时激光三维成像的焦平面阵列技术,介绍了目前国际上几种常用的焦平面阵列实现原理与技术特点,并对其优点与不足进行了分析,同时对表征焦平面阵列的主要性能指标以及其对最终成像系统的影响进行了定性分析。根据对现有技术的对比分析,提出基于雪崩光电二极管（APD）阵列和读出电路（ROIC）集成的探测器方案在灵敏度和作用距离等方面具有一定优势,是实现实时三维成像焦平面阵列较为理想的技术。作者认为在未来十几年内,激光三维成像焦平面阵列规模有望超过1 024 pixel×1 024 pixel,像元尺寸可降低到15μm。     

多移动机器人的目标跟踪研究

本文主要对低温真空球罐三维可视化温度在线监测系统进行介绍,在真空球罐外罐内壁、内罐外壁、夹层、垂直支架等部位安装温度传感器,通过LabVIEW数据采集板卡实时采集温度信号,在Pro－E中建立球罐三维模型,划分网格后导入到LabVIEW环境中,将采集到的温度信号通过空间插值算法映射到模型中,直观显示真空球罐的整体温度信息,同时,通过LabVIEW三维模型场景对象属性节点和方法节点开发了模型隐藏、剖分、透视以及拾取传感器点等多样化功能,该套在线监测系统已经投入使用,整体性能表现优异,尤其是直观新颖的三维可视化操作界面受到操作人员的一致好评。