高温超导磁浮电磁铁特性分析

构建了超导悬浮磁铁的三维模型,使用ansoft对电磁铁的三维模型进行电磁场仿真,分析了超导线圈电流、悬浮气隙、横向位移偏差、铁芯长度、铁芯高度等的变化对磁浮列车悬浮力和导向力的影响.结果 表明,超导线圈通入不同的电流,悬浮电磁铁的磁场饱和度出现明显的变化,随着超导线圈通入的电流和悬浮气隙、横侧偏移的变化,悬浮力和导向力出现不同的变化特征.同时铁芯高度的增加能有效缓解电流增大时电磁铁铁芯中部的磁场饱和度,进而能够增大悬浮力,提高悬浮性能.     

直线电机用高温超导块材磁体作用力—磁场特性分析

本文以探究高温超导块材磁体在同步直线电机实际应用特性为目标,搭建了对磁场、三维电磁力信号同时采集的多物理场测试平台.实验探究了作为直线电机次级的高温超导块材磁体所受电磁力、俘获磁通随充磁电流、电机初级三相交流电电流幅值、频率等参数的变化规律.理论分析了高温超导块材俘获磁通在行波磁场中的衰减规律.基于所得结论,提出可有效抑制磁场衰减的方法—引入铁磁材料,并重点讨论该方法对初次级间电磁力的影响.     

介质阻挡放电中微放电的映射方程

利用双水电极介质阻挡放电装置，采用光学方法测量了大气压空气和氩气中介质阻挡放电的微放电时间特性.实验发现微放电通道相邻两次放电时间间隔是长短交替的.根据壁电荷对相邻两次微放电的不同影响，建立了介质阻挡放电时间序列的映射方程.不同放电参量取值情况下的计算结果表明，介质阻挡放电中，壁电荷电场的衰减时间常数远大于100μs量级.由方程所得的结果，解释了相邻两次放电时间间隔长短交替的实验现象，确定了壁电荷衰减时间常数的范围. 关键词： 介质阻挡放电 时间特性 壁电荷 映射方程     

交流磁场对车载高温超导块材导向力性能影响的数值模拟（英文）

高温超导块材在工程上有巨大的应用潜力,尤其是在高温超导磁悬浮列车系统应用方面.在磁悬浮列车系统中,沿NdFeB轨道横向的导向力是一个重要的参数.然而,由于NdFeB轨道表面磁场的不均匀性,车载高温超导块材始终处于交流磁场环境中.以前的实验研究表明,由于交流磁场的影响,车载高温超导块材的导向力会发生衰减.在工程实际应用中,如果导向力衰减加剧,则有可能影响整个磁悬浮列车系统的侧向稳定性.本文主要通过数值模拟的方法研究交流磁场对车载高温超导块材导向力性能的影响.研究结果表明,随着交流磁场幅值的增大,导向力的衰减也逐渐增加.当外加交流磁场的幅值较大时,导向力会在短时间内迅速的衰减.当外加交流磁场幅值较小时,导向力的衰减几乎与交流磁场的频率无关;当外加交流磁场幅值较大时,导向力的衰减会随着交流磁场频率的升高而增加.因此,在高温超导磁悬浮列车系统中,可以减少轨道表面磁场的不均匀性,即减少块材周围交流磁场的幅值,从而抑制导向力的衰减.     

射频电感耦合等离子体在横向磁场中扩散的研究

通过轴向移动朗缪尔探针,考察了外置电磁铁提供的横向磁场对射频感应耦合等离子体(ICP)延轴向扩散过程中的电子温度、离子密度的影响。实验数据表明,与无磁场条件下的结果相比,横向磁场的加入使得扩散区内的电子温度沿轴向迅速下降,研究了横向磁场对电子的过滤作用。     

射频电感耦合等离子体在横向磁场中扩散的研究

通过轴向移动朗缪尔探针,考察了外置电磁铁提供的横向磁场对射频感应耦合等离子体(ICP)延轴向扩散过程中的电子温度、离子密度的影响。实验数据表明,与无磁场条件下的结果相比,横向磁场的加入使得扩散区内的电子温度沿轴向迅速下降,研究了横向磁场对电子的过滤作用。     

直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究

介质材料表面电荷的积累和衰减行为是制约众多高压直流电力设备研制的关键因素. 薄片状介质试样的表面电荷密度与表面电位近似呈线性关系, 因此常通过表面电位衰减行为研究表面电荷的衰减特性. 基于电晕充电、表面电荷沉积和脱陷、介质体内单极性电荷输运等3个物理过程, 建立表面电位动态响应的物理模型. 通过计算环氧树脂的表面电位衰减行为, 得到栅极电压、相对介电常数和体电导率等对其表面电位衰减特性的影响. 栅极电压越高, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂材料参数典型值(相对介电常数3.93, 体电导率10^-14 S· m^-1)下, 归一化表面电位的衰减速率随时间变化的曲线可拟合为分段幂函数, 其中, 分段幂函数的特征时间、指数系数与栅极电压分别呈幂函数和线性变化关系. 相对介电常数越大, 表面电位的衰减速度越慢; 环氧树脂相对介电常数典型范围(3–4)内, 表面电位衰减时间常数由1720 s增大到2540 s, 两者呈线性关系. 体电导率越大, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂体电导率典型范围(10^-15–10^-13 S· m^-1)内, 表面电位衰减时间常数由24760 s 减小到260 s, 两者呈幂函数变化关系.     

太赫兹自由电子激光波荡器的设计、测量与优化

波荡器电子轨迹中心偏移和磁场误差对CTFEL装置性能影响很大,通过前期设计和后期测量与优化将其限制在指标要求范围内。在前期设计中尽量避免引入全局性的系统误差:磁结构具有平面反对称结构,保证电子轨迹中心和波荡器磁轴重合;磁结构端部的特殊设计减弱了间隙对出口磁场二次积分的影响;机械系统的大梁和立柱具有良好的刚性,闭环控制系统保证了高的波荡器间隙控制精度,这些措施降低了间隙不一致引入的磁场误差。在后期测量与优化中削弱了磁场的残存全局系统误差和局部随机误差:利用磁场点测台测量了波荡器磁场的纵向和横向分布,通过调节标准单元组件位置对磁场进行了垫补和优化,优化后电子轨迹中心偏移、峰峰值误差、相位误差、好场区及其误差均满足指标要求。     

苯乙炔分子电子激发态超快动力学研究

采用飞秒时间分辨质谱技术结合飞秒时间分辨光电子影像技术研究了苯乙炔分子电子激发态超快非绝热弛豫动力学.用235 nm光作为泵浦光,将苯乙炔分子激发到第二激发态S2,用400 nm光探测激发态的演化过程.时间分辨的母体离子的变化曲线用指数和高斯函数卷积得到不同的两个组分,一个是超快衰减组分,时间常数为116 fs,一个是慢速组分,时间常数为106 ps.通过分析时间分辨的光电子影像得到光电子动能分布,结合时间分辨光电子能谱数据发现,时间常数为116 fs的快速组分反映了S2态向S1态的内转换过程.实验还表明S1态通过内转换被布局后向T1态的系间窜跃过程为重要的衰减通道.本工作为苯乙炔分子S2态非绝热弛豫动力学提供了较清晰的物理图像.     

红外探测器TPS434低温、磁场性能研究

以商用高灵敏度红外探测器TPS434为研究对象,测量了其灵敏度随温度(280～10 K)、辐射的调制频率、磁场变化(0～6 T)的相关信息。从实验结果得到：TPS434的灵敏度随着温度降低而降低,随辐射的调制频率增加而衰减,但是低温下的衰减速率变缓,说明探测器的弛豫时间变短;热电堆的温差电动势在低温下会随磁场发生线性变化,可以通过线性拟合扣除磁场对测量结果的影响。由实验所得数据估算等效噪声功率NEP以及最小可检测功率Pmin,对TPS434作为THz探测器的可行性进行了分析。     

串级二极管悬浮电极支撑控制系统的研制

串级二极管悬浮电极支撑控制系统主要包括支撑结构、驱动电路和同步控制三部分。支撑结构采用基于电磁铁工作原理的支撑针,对悬浮电极进行三点定位;驱动控制采用高压脉冲电容放电驱动螺线电磁铁,使电磁铁支撑针在5 ms内移动30 mm,悬浮电极在撤去支撑的5 ms内自由落体125 m;同步控制采用螺线电磁铁线圈信号作为同步控制初始信号,对该信号延时5 ms,触发闪光二号的前级触发源,启动闪光二号主机工作,实现螺线电磁铁与闪光二号主机的同步。使用该套支撑控制系统用于串级二极管前期研究,初步实现了两级间隙串联工作。     

交变电流调制下磁光材料介电常数对螺线管内部轴向磁场的影响

基于磁光调制的方位测量系统的关键技术是磁光调制技术,交变电流驱动的含磁光材料螺线管内轴向磁场的精确表达至关重要,但是目前关于磁光材料参数特性对磁场的影响研究甚少。以磁光材料TGG晶体为例,研究了TGG介电常数变化对螺线管内部轴向交变磁场的影响。首先,当螺线管内部磁光材料的介电常数不变时,利用麦克斯韦方程建立正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场模型;然后根据TGG的材料构成,通过分子模拟软件VASP获得TGG的介电常数随调制信号频率变化的函数;最后将此变化函数引入到已经建立的交变磁场模型中,获得TGG介电常数变化对正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场的影响。结果表明:随着调制信号频率的增加,TGG晶体的介电常数减小,造成螺线管内部轴向磁场幅值衰减变缓、磁场相移衰减中的急速衰减阶段提前,且衰减速率更快。该研究思路与方法为进一步研究磁光材料对螺线管内部磁场、方位失调角测量精度的影响提供了参考。     

HT-7U装置环电压建立过程

由于真空室的屏蔽作用,当极向磁场变化时等离子区域的磁场不能随极向磁场同时变化,环电压的建立存在一增过程。研究结果表明,环电压延迟的时间常数与真空室的等诳时间常数一致。在真空室等效时间常数确定的情况下,可以确定环电压上升过程。ＨＴ－７Ｕ装置环电压建立过程大约需要２０ｍｓ。     

磁流变液构成的类梯度结构振动传递特性

提出了一种磁流变液构成的类梯度结构,并通过理论建模、数值计算和实验研究了该结构的振动传递特性.磁流变液在磁场作用下具有液固转换的特殊理化性质,而液固转换过程就是磁流变液的振动传递阻抗变化过程.因此,基于磁流变液的这一特性,通过控制磁场,构建了类梯度结构.基于弹性波传递的一维波动方程,建立了垂直入射的弹性波在类梯度结构中传递的波动方程.然后,使用连续介质的离散化方法和传递矩阵法进行求解,得到振级落差的表达式,对其进行数值计算,分析类梯度结构的振级落差随弹性波频率和磁场强度的变化趋势.最后,对类梯度结构的振动传递特性进行了实验研究,分析了磁场强度对类梯度结构振动传递特性的影响.研究结果表明,与均匀场作用的磁流变液相比,类梯度结构对弹性波的衰减效果更好,且该结构具备良好的可调控特性.     

写磁头对记录介质中输出信号的影响

在对垂直二层膜介质的输出信号随时间衰减的实验测试中,发现当使用单磁极磁头兼作读写磁头时,输出电压的变化量很大.通过对这一现象的研究发现,影响介质退磁的外界原因主要有磁头主磁极膜磁畴的不稳定性和信号读出过程中主磁极对外界游离磁场的汇集吸收作用.同时提出了解决方案 关键词： 衰减 垂直二层膜介质 单磁极磁头 磁畴     

双向聚焦电磁铁摇摆器磁场的数值模拟

 应用磁矢量势公式导出了螺线圈绕组的磁场计算公式，应用标量磁势并对电磁铁作局部均匀磁化近似，给出了电磁铁摇摆器磁场的积分方程式和相应的耦合系数。通过求解积分方程得到了摇摆器磁场的空间分布及摇摆器两端非均匀区的磁场分布。本方法可以为双向聚焦电磁铁摇摆器的设计提供参考数据。     

三籽晶YBCO块材阵列中缝隙变化对其电磁力的影响

利用自制的实验设备,采用两种不同结构的永磁轨道,本文实验研究了由三块多籽晶YBCO超导块材组成的超导阵列的悬浮力和导向力随块材之间缝隙的变化关系,分析了块材之间的电磁相互作用对其悬浮力的影响。结果表明,块材之间的相互作用对其悬浮力的影响很弱,而块材之间间隙的改变对其悬浮力和导向力的影响却非常明显,具体表现为:对于正上方水平磁场分量占优的永磁轨道,增加块材之间的间隙会提高导向稳定性,但同时会降低悬浮能力;对于正上方竖直磁场分量占优的永磁轨道,增加块材之间的间隙会提高悬浮能力,但同时会降低导向稳定性。由此可见,对于一个给定的磁悬浮系统,可以简单地通过改变块材之间的间隙来满足不同应用条件下对悬浮能力和导向稳定性的需求。     

高温超导圆柱中心孔在脉冲磁化过程中的效应分析

脉冲磁化自热是影响俘获磁场的重要因素,在超导体中开孔是降低自热的一种有效方法。通过求解基本的超导电磁场和温度场耦合方程,研究了三种频率外磁场作用下,有无中心孔两种情形下外磁场变化过程中超导体中磁场和温度场的变化,结果表明中心孔对于磁场的影响很小,对于温度的影响和超导体中自热引起的温度的最大值的位置有关。     

利用空气芯电磁铁产生周期会切磁场

给出了一种利用薄金属带构造的、能够产生周期会切磁场的空气芯电磁铁的设计方案,研究了该类型电磁铁产生周期会切磁场的规律。结果表明,通过增加电磁铁的周期长度,减小电子束通道的高度,或在金属带自身的电阻性发热所能承受的范围内增大金属带上传输电流的线密度,都可以提高电磁铁的励磁强度。增加电磁铁的周期长度,还可以提高周期磁场轴向分布的均匀性。     

外加磁场微波等离子体喷流对平面电磁波衰减的实验研究

采用空间透射波测量方法,实验研究透波密闭石英玻璃容器内等离子体喷流对垂直和水平极化电磁波的衰减,在有和无外加磁场条件下分析实验参数对等离子吸波效应的影响,分析等离子体的吸波机理.实验结果表明在非磁和本实验条件下,平面电磁波在等离子体中的衰减机理为碰撞吸收;在有磁和本实验条件下,平面电磁波在磁等离子体中的衰减机理同样为碰撞吸收,但是外加磁场的存在有限地改善了等离子体的吸波效应.为了使磁等离子体最有效地吸收电磁波,应该提高磁场感应强度,把高频混杂频率提高到测试微波频率范围内,或降低微波测试频率至本实验中的高混 关键词： 等离子体相互作用 电磁波 电磁波在等离子体中的传输