圆形平行板电容器板电流磁场的数值计算

圆形平行板电容器板电流磁场的数值计算

一、圆平行板电容器极板电流磁场的数值计算(论文文献综述)

常炳乾[1](2021)在《基于旋转磁场的电场源方位估计装置研究》文中提出安全稳定的电力供应对保障正常的生产生活秩序尤为重要,是电网建设的主要目标。目前,电力设施的运行和检修中,因设备故障或误操作等情况导致的触电事故时有发生。市面既有测电装置可探测到周围存在电场源,却不能对电场源进行实时监测,难以鉴定场源大概方位,在现场环境较复杂的电力作业场所中,不能及时排除危险。本文以旋转磁场和部分电容理论技术为核心,提出一种能实时监测的非接触电场源方位估计装置。本文完成的工作主要包括以下几个方面:(1)在大量的国内外文献的研究和市场调研的基础上,全面分析了现有的验电器和非接触电场测量系统的优缺点以及现有的电场测量装置存在的问题。(2)基于经典的电磁场理论,选定有限元法作为电场的数值计算方法,建立了高电压等级的单回输电线路和市电电缆的模型。利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics对输电线路瞬态和稳态下的电场分布情况进行了仿真。(3)提出了一种利用旋转磁场和部分电容理论探测电场源方位的新方法。(4)阐述了用软件相敏检波和二分法对调幅波信号进行解调的方法,并进行了仿真验证。(5)对非接触电场源方位探测系统的硬件部分进行设计,完成了单片机的最小系统,信号调理电路以及人机交互等模块的设计。(6)完成了检测装置的软件设计,具体包括:旋转磁场发生相关的软件编程;信号的接收与存储;软件相敏检波和二分法处理数据的相关程序。(7)利用非接触电场源方位估计装置对市电电缆进行实际测量,验证了探测方法的正确性和所设计装置的准确性。综上,本文设计研究的非接触电场源方位估计装置具有使用灵活、便携、成本低、抗干扰能力强等特点。不仅可以实时监测周围是否存在电场源并提醒作业者及时远离,还能对电场源的大概方位进行提示,可以极大程度的减少触电事故的发生。本设计策略及实现的装置具有一定的理论意义和工程应用价值。

张智韬[2](2021)在《基于MICRO-CT的岩芯电特性表征及测量》文中认为数字岩芯研究能够准确的重构实际岩芯的结构特征,从而反映地层信息特征,运用到实际油藏勘探中。岩芯电参数测量分析是研究数字岩芯的重要内容,也是测井学科的基础。岩芯电磁本征参数具有较强的各向异性与频散特性,因此本文首先从岩芯电导率各向异性入手,创新性地一次性测得方样岩芯等效导电率张量的9个分量;其次以分析实验测得的岩芯等效介电常数出发,基于平行板电容与传输线理论,在频率为200MHz-20GHz范围内研究数字岩芯等效介电常数的频散特性,借助于Micro-CT的高精度特征,从而避开数值仿真时繁琐的几何建模过程,获得高精度的数字岩芯三维重构,通过数值仿真研究当岩芯空隙充填单相、多相物质时,其等效介电常数频散特性的影响因素,并将该结果分析与实验数据的分析结果进行比对;最后对全文总结,并给出遗憾与不足之处。本论文主要内容由以下几部分组成。第一部分测量实际岩芯电导率张量分量。首先对实验的测量原理进行分析,并提出一种新的测量方法,能够一次性测得电导率张量的9个分量,大幅提高岩芯测量的精度和实验的效率。为岩芯电特性的数值计算提供参数。第二部分为实际岩芯的宽频等效介电常数测量研究。首先针对岩芯的等效介电常数测量的特点,选择对岩芯破坏程度最小且最易测量的同轴探头法。其次基于Keysight N1501A同轴反射法夹具和矢量网络分析仪测量在宽频范围下方样岩芯和柱塞岩芯的等效介电常数值,分析误差,得到更加准确的测量值。通过测量得,受极化时间响应的影响,当频率升高时,响应时间慢的极化作用会减弱,影响介电常数的值。岩芯相对介电常数的实部随着频率的增大而降低,当频率大于5 GHz时,加速了变化趋势。相对介电常数的虚部随着频率的增大,先降低后升高。第三部分为两相物质介电频散特性影响规律研究。分析宽频下混合介质介电常数变化的原理,运用Micro-CT扫描得到的灰度图和Simpleware软件完成数字岩芯的重构。基于COMSOL进行数值计算,分析在实际孔隙下,影响岩芯介电常数的因素和在宽频范围下,岩芯等效介电常数的变化规律。随着岩芯内含物相对介电常数和电导率的增大,岩芯整体等效介电常数实部值随之增大。岩芯等效介电常数实部在频率大于1 MHz时有增大趋势,在频率大于1 GHz时开始减小,受极化效应的影响,在频率趋于100 GHz时趋于平稳。第四部分是对岩芯中渗流规律对电特性影响的研究。首先将电磁场与渗流力学场两种耦合,进行特性研究,再基于COMSOL软件耦合电磁场、相场、层流场,对一个孔隙中的两相流渗流规律进行分析总结。结果随着外加电压增大,毛管力影响越小,孔隙中靠近管壁的流速越大。当改变两相体积分数时对渗流过程的影响不大。为数字岩芯三维模型电特性研究与渗流规律的相互影响奠定基础。

张缤元[3](2021)在《几种新型二维结构中的电子和输运特性》文中研究说明自石墨烯问世以来,厚度只有单个或数个原子层的新型二维材料如雨后春笋般不断涌现,例如:硅烯、锗烯、铅烯等具有与石墨烯类似的蜂窝状结构的单质二维材料,以及由过渡金属碳化物和过渡金属氮化物组成的MXene材料等等。因其平面状的几何特征,二维材料很适合当前半导体工业的生产工艺。很多二维材料因其特有的电子结构和输运特性,在未来各种超薄电子器件的设计生产中将会扮演重要的角色。另外,从目前的相关实验研究看,可通过多种实验手段,如施加应力和外场等,来调控二维材料电子性质。在此背景下,从理论上研究各种新型二维材料的电子特性对外部调控手段的响应显得尤为必要,从基础层面看,这可以拓展凝聚态物理的理论体系,而从应用角度看,则可解释或预见相关实验现象,为二维材料的器件应用提供理论支撑。本着这样的目的,在本论文中我们从理论上研究了几种新型二维材料或结构的电子和输运特性,尤其关注这些性能的可调控性。一方面,我们着眼于发展新的理论方法,例如我们首次将Lanczos方法(一种关于Green函数的迭代求解法)用于研究石墨烯泡等二维结构的RKKY相互作用,这为数值精确地研究非周期性二维结构中的间接交换作用和磁有序问题提供了全新的解决方案;同时,我们也尝试了推广Lanczos方法用以处理电子-声子相互作用问题。另一方面,我们通过第一性原理计算研究了几种二维材料的受电子-声子相互作用支配的物性,例如常规超导电性、本征电阻率及热电输运性质等,为关注室温下二维材料物性的相关实验研究提供了定量的理论信息。具体地讲,本论文的研究工作由如下几项内容组成:首先,我们通过Lanczos方法计算了石墨烯泡(一种局部的垂直于其平面的石墨烯晶格隆起)中的RKKY相互作用。数值结果表明石墨烯泡中RKKY相互作用的强度可以比本征石墨烯中的相应结果大或小几个数量级,这取决于两个磁性杂质放置的子晶格属性和泡所产生的赝磁场强度。通过进一步的分析,我们发现导致这一现象的根本原因是强赝磁场引起的低能电子态的子晶格占据极化。数值结果还表明,如果磁性杂质都在泡区域中,则存在于本征石墨烯中的-3衰减率会被打破,然而只要一个磁性杂质远离泡中心,无论另一个磁性杂质位于何处,-3的衰减规律仍然成立。另外,在本征石墨烯中已证明的Saremi规则在电中性的石墨烯泡中仍然成立,即:当两个磁性杂质位于同种子晶格时,RKKY相互作用为铁磁性,否则为反铁磁性。而当费米能级因载流子掺杂而偏离Dirac点时,通过改变石墨烯泡的高度,可以将位于不同子晶格的两个磁性杂质之间的反铁磁性RKKY相互作用转为铁磁性,且随着泡高度的增加,RKKY相互作用的强度会增加2个数量级以上。实验上可以通过施加电场控制石墨烯泡的曲率,因此我们的发现为实验上通过调节电场强度来调控石墨烯泡中RKKY相互作用的强度和切换磁序提供了可行性方案。其次,我们还利用Lanczos方法研究了双层石墨烯一维拓扑通道中的RKKY相互作用。两组分开的施加相反门电压的栅极板会产生扭结势,将双层石墨烯置于该装置中,则会在双层石墨烯中出现一维拓扑通道(存在受拓扑保护的一维电子态)。我们通过Lanczos方法计算了该拓扑通道中的RKKY相互作用。数值结果表明,这种RKKY相互作用是长程的,衰减率为-1。而在先前的理论研究中,石墨烯体系中RKKY相互作用最缓慢的衰减律为-2。这意味着我们的发现十分重要,与传统的稀磁性半导体不同,当双层石墨烯被磁性杂质掺杂时,这种长程的RKKY相互作用将导致明显的磁有序或磁性相变。数值结果还表明,通过调节门电压或进行载流子掺杂,可以很容易地控制双层石墨烯拓扑通道中RKKY相互作用的强度和磁序。第三,针对具体的二维材料,我们通过第一性原理计算研究了其中的电子-声子相互作用及其相关物性。在这一部分,我们讨论了用双函数近似下的谱函数计算真实材料本征电阻率的有效性。我们发现,双函数近似下电子-声子相互作用输运谱函数的适用性需要以下先决条件:费米能级与近带边缘的能量差远远大于声子的热激发能量和德拜能量;包含电子态密度、电子-声子相互作用矩阵元和大角散射权重的函数必须在费米能级周围缓慢变化。然而,要确定双函数近似下的谱函数是否适用于具有由多条能带形成的复杂费米面的真实材料并非易事。为了说明这一问题,我们分别利用双函数近似下的谱函数和依赖于温度的谱函数对Ti2N单层(一种新型的MXene材料)的本征电阻率进行了第一性原理计算。通过对比研究,我们发现当温度高于250 K时,双函数近似下的谱函数不能正确地描述Ti2N单层的本征电阻率随温度的变化规律,潜在的物理原因是有多条能带穿过费米能级,而且其中一些能带的边缘非常接近费米能级,在这样的背景下,很难确定费米能级与近带边缘的能量差是否满足双函数近似下的谱函数所要求的适用条件。然而在第一性原理计算的水平上,依赖于温度的谱函数对于研究真实材料的本征电阻率总能给出更可靠的结果。因此在使用双函数近似下的谱函数进行数值计算时,必须考虑其对真实材料,特别是具有复杂费米面材料的适用性。此外,我们还对Ti2N单层材料与其他典型二维材料的本征电阻率给出了定量对比,这对于MXene材料的物性研究和实际应用具有意义。第四,我们利用Mc Millian-Allen-Dynes公式计算了大褶皱铅烯的常规超导转变温度。计算超导转变温度的一个关键量是用来表征金属能带质量增强系数的电子-声子耦合强度,通常可以写成费米能级处的态密度与有效配对势的乘积。计算结果表明,大褶皱铅烯的有效配对势几乎不随费米能级变化,且与自旋轨道耦合效应无关。因此,大褶皱铅烯的电子-声子耦合强度以及超导转变温度主要由费米能级处的态密度决定。首先,我们发现计入自旋轨道耦合效应将导致大褶皱铅烯费米能级处的态密度小幅度的增强,因此计入自旋轨道耦合使得大褶皱铅烯的超导转变温度有所提升。另外,在大褶皱铅烯的费米能级附近存在着一些能带边缘,可以通过载流子掺杂将费米能级调节至这些能带边缘附近,这将导致费米能级处的电子态密度显着增加,进而大幅提升大褶皱铅烯的超导转变温度。数值结果表明,将费米能级调高0.23 e V时,大褶皱铅烯的超导转变温度从5.29 K提升至17.21 K。对于二维材料,可通过在电子输运器件结构中施加栅电压,而不必通过化学方法实现载流子掺杂,进而相对容易地调节费米能级。因此对于费米能级附近存在带边或平带的二维金属材料,我们的研究提出了一种可行的方法来调节其超导转变温度,进而达到可人为控制超导相变的目的。第五,我们在第一性原理计算水平上研究了大褶皱铅烯的热电性能及其可调性。铅烯是石墨烯家族中原子质量最大的材料,因而具有显着的自旋轨道耦合效应。计算结果表明,自旋轨道耦合效应对大褶皱铅烯的热电性能有重要的影响,引入自旋轨道耦合效应可使大褶皱铅烯的品质因数增大五倍左右。另外,如上所述,许多能带边缘非常接近大褶皱铅烯的费米能级,因此在费米能级附近出现了范霍夫奇点。当进行电子掺杂使费米能级从其本征位置移到附近的范霍夫奇点时,大褶皱铅烯的品质因数最高可增加257倍。在调节费米能级的过程中,其Seebeck系数的符号发生了反转。调节费米能级所引起的Seebeck系数符号的反转和品质因数的剧烈变化表明大褶皱铅烯在传感器和冷却器等设备上有广阔的应用前景。调节二维材料的费米能级可以通过在电子输运器件结构中施加栅电压实现,这是一种可控且可逆的实验手段,因此本研究为提高二维材料的热电性能提供了一种易于实现的解决方案。最后,我们利用Lanczos方法推导了由电子-声子相互作用引起的电子自能(电子自能的实部即为电子-声子相互作用对电子本征能量的修正)。在有限温度下,由于晶格振动引起势能的改变,从而导致能带结构随温度发生改变。尤其需要注意的是,对于一些电子-声子耦合强度很大的材料,这一效应可能会引起不可忽视的能带修正。例如温度的升高可能会使某些拓扑材料的电子能带的带隙闭合,直到在某个临界温度下发生能带反转,这意味着随着温度的变化电子-声子相互作用可能会诱导拓扑相变。现有的计算电子自能的方法只考虑到二阶微扰项,认为高阶项的贡献不重要而将其省略。但对于某些电子-声子耦合较强的材料,其高阶微扰项是否重要仍待验证。因此,我们提出了一种新的理论方案,用Lanczos方法来计算由电子-声子相互作用引起的电子自能,用以检验高阶微扰项的贡献大小。该方案的理论推导部分已经完成,但将其用于实际材料的计算时,发现计算量太大。对于这一困难,目前我们仍在优化计算方案以求解决。

刘立东[4](2021)在《基于静电吸附机理的服装机器人末端执行器研究》文中研究说明纺织服装行业是社会发展的支柱产业。随着人们生活水平的提高,纺织行业的消费市场已经由排浪式消费阶段向个性化消费阶段转变,传统的手工生产已经不能够适应时代的需求,服装私人定制将会成为未来纺织服装行业的主要发展方向,而服装私人定制化的发展,离不开工业机器人技术的支撑。机器人末端执行器作为直接与物体接触的部件,是工业机器人在纺织行业应用的关键。因此,针对服装行业的机器人末端执行器的研究,对我国服装行业的发展具有重要意义。当前机器人末端执行器的抓取方式主要有机械抓取、负压吸附和针刺结构。机械抓取定位精度差,容易导致面料的变形;负压吸附能量损耗严重,会产生噪音;针刺结构随着刺针刺入面料,面料会发生形变,对面料的质量有一定影响。针对柔性、透气、轻质和高弹的服装面料,以上抓取方式无法满足加工要求。静电吸附通过电场将布料极化产生吸附力,具有定位准确、耗能低和适应性广泛的特点。故论文就静电吸附技术在服装机器人自动化生产加工领域的应用进行研究。首先,构建基于服装面料织物特性的静电吸附力模型。论文通过分析影响静电吸附力大小的因素,得到影响静电吸附力大小的主要因素是织物的结构参数和织物的介电特性。再以针织纬编织物为例,构建面料的参数化模型。然后对织物的结构参数与静电吸附力大小的关系进行分析,并结合麦克斯韦方程组和仿真软件计算混编织物的介电常数,构建出基于服装面料织物特性的静电吸附力模型。其次,对面向服装面料静电吸附抓取的电极板进行优化。论文使用有限元分析方法对静电极板上的电荷分布进行分析,得到极板上电荷的分布规律。以单位面积上电荷最多、吸附力最大为目标,采用参数化设计的方法,基于服装面料的特性对电极板的形状布置、结构参数进行优化。优化后静电力提高13%左右。最后,对前期的理论研究成果进行验证分析。以针织纬编织物为例将服装面料的三维模型导入仿真软件,对极板所产生的静电吸附力的大小进行验证分析。并搭建实验平台检测静电吸附力的大小,对理论及仿真结果进行实验验证。结果显示,静电吸附式末端执行器能够实现对面料的抓取和转移,满足使用要求。论文创造性的将静电吸附技术应用于面向服装制造行业的机器人末端执行器。并针对服装面料特性对静电吸附极板进行优化设计,为解决面料的自动抓取和转移提供了新的思路,为静电吸附技术在其他行业的应用提供了借鉴。

石磊[5](2020)在《一种低压线缆电场分布的非接触测量装置研究与实现》文中认为在电力系统中,各电气设备的电力线缆、开关柜、插座及配电所的接线是否良好可靠对电气设备的安全稳定运行起着重要作用。线缆的质量是否达标不仅影响电气设备的正常运行,而且影响运维和检修人员的人身安全。现有的低压电缆检测方法一般为检测电场分布和检测磁场分布两种方法:检测磁场时,被测的电缆或带电设备须有电流通过并产生磁场才能准确测量,并且受电流影响较大;而检测电场时,电场分布并不受电流的影响,只要接通电压即可测量,且我国电压水平较为稳定,很少出现大规模的波动。所以,本文结合现有的研究现状,针对目前电气设备故障检测方法单一且费时费力这一现象,设计了一种便携式且价格低的非接触电场测量装置,可方便快捷地查找线路故障。本文采用计算机建模仿真与实验相结合的研究方法,对低压线缆周围电场分布进行了详细的研究,此外,还分析了线缆绝缘表皮的破损以及周围温湿度的变化对电场分布的影响。不仅为设计电场测量装置提供理论依据,而且为实现低压线缆绝缘破损查询提供一种新思路,同时有着极其重要的现实意义。本文首先介绍了近年来电力行业频频出现的触电事故,已严重威胁到人们的安全生产,列举了关于电场测量的方法,并对国内外的研究现状进行总结,指出目前各测量设备的优缺点,说明改进测量系统方法的必要性。其次,论文对低压线缆周围电场分布及绝缘材料的特性进行理论分析。确定以低压线缆周围电位和电场强度为研究对象,运用有限元法分析并建立低压线缆周围电场分布的数学模型,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件进行仿真分析,得出低压线缆周围不同条件下的电位和场强分布图及变化规律。此外,对低压线缆可能出现的绝缘裂缝、破损脱落及温湿度变化时的电位和场强分布进行了建模分析,得出电场分布的一般规律。接着,本文建立了低压线缆周围电场的非接触测量模型。确定了以平行板电容器为非接触测量系统的传感器,并对平行板电容器测量过程中的瞬时值进行仿真。之后对该模型的信号放大电路进行理论及仿真分析,将理论计算数据与计算机仿真数据进行分析和计算,得出该信号放大电路的误差稳定在一个较小的范围内。可以应用于实际电路中。最后,本文以STM32F103ZET6为主控芯片,完成了此非接触电场测量装置的软硬件设计,该装置具有便于携带、功耗较小、成本较低、可大量配置等优点,并进行相关的实验验证。实验结果表明,在该非接触测量装置的测量下,不但可准确测出低压线缆周围的电场分布规律,而且还可以检测出低压线缆破损的位置并预警提示。通过实验验证了该装置的可行性和有效性。

曾霖[6](2019)在《基于微阻抗分析的船机油液污染物区分检测机理研究》文中指出油液污染是导致设备故障的重要原因之一,油液中的微米级颗粒污染物含有丰富的摩擦学信息及设备腐蚀信息,这些信息能够反映设备运行状况和故障情况,对油液中的污染物做出快速准确的区分和检测,不仅可以诊断出系统的故障部位,并且能够对机械设备进行状态监测和寿命预测,这对基于信息融合的现代故障诊断与预报理论来说具有重要价值。本文以国家自然科学基金项目为依托,提出基于微流体芯片的多参数微阻抗分析方法,通过单个微阻抗芯片对多个参数的共同检测分析,实现油液中铁磁性金属颗粒、非铁磁性金属颗粒以及非金属颗粒的区分检测,主要研究内容及结论如下:(1)对油液中金属颗粒和非金属颗粒引起阻抗变化的机理进行了分析。对于金属颗粒,首先通过Maxwell方程组求解出了球形颗粒受到时谐磁场磁化时,在全空间引起的磁矢势变化,然后结合单个空心线圈受到时谐源激励时在空间产生的磁场分布,最终得到了金属颗粒在空间任意位置引起单线圈的电感变化表达式,通过电感变化方向可以区分铁磁性和非铁磁性金属颗粒。对于非金属颗粒,在时谐源激励下的平行板电容器中研究了颗粒和油液混合物的复介电常数模型,该模型揭示了引起电容变化的根本原因,通过电容变化方向可以区分油液中的部分非金属颗粒。(2)根据颗粒引起阻抗变化的机理,提出了多参数微阻抗分析方法,以此为依据设计了具有双线圈结构的螺线管型和平面型多参数微阻抗芯片,这两种芯片均具有电感检测和电容检测两种模式。针对芯片内的双电感线圈结构,进行了电感检测原理分析,首先推导了线圈的自感、双线圈的互感计算公式,结合金属颗粒磁化模型中颗粒引起单线圈的电感变化,最终得到了时谐磁场中,金属颗粒处于空间任意位置引起的双线圈等效电感变化的表达式。针对电容检测原理,将两个单层线圈等效成一对圆环形的平行电容极板并进行合理简化,应用Schwarz-Christoffel变换得到了该电容器计及边缘效应的电容计算公式,结合非金属颗粒与油液的混合复介电常数模型,最终得到了颗粒引起的复电容变化表达式。在对两种形式的微阻抗芯片的理论检测能力进行了对比分析后,得出螺线管型芯片的整体检测灵敏度要高于平面型芯片。(3)对螺线管型和平面型两种形式的微阻抗检测芯片进行了实验研究。根据理论分析中电感检测的影响因素,首先对螺线管型芯片从激励频率和线圈匝数两方面进行了检测实验,并结合理论分析对这两个参数进行了优化,然后利用不同粒径的金属颗粒,使用最优参数对两种形式的芯片进行电感幅值的标定,最后得到螺线管型芯片对铁颗粒的下限为40μm,对铜颗粒的检测下限为110μm;平面型芯片对铁颗粒的检测下限为80μm,对铜颗粒的检测下限为150μm。根据理论分析中电容检测的影响因素,同样从激励频率和线圈匝数两方面进行了检测实验,并结合理论分析对这两个参数进行了优化,然后利用不同粒径的水滴和气泡,使用最优参数对两种形式的芯片进行电容幅值的标定,最后得到螺线管型芯片对水滴的检测下限为110μμm,对气泡的检测下限为180μm;平面型芯片对水滴的检测下限为180μm,对气泡的检测下限为240μm。(4)针对两种形式检测芯片的特点,在灵敏度和通量两个方面对检测芯片进行优化研究。第一是基于铁芯增强磁场原理的灵敏度优化,首先根据前面的两种芯片设计并制作了平面型和螺线管型铁芯微阻抗芯片,用COMSOL软件对带铁芯的两种芯片进行电磁场仿真,分析了其提高灵敏度的机理,然后进行相关实验对芯片的检测效果进行分析和理论验证,最终平面型铁芯微阻抗芯片将铁颗粒的检测下限提升为33μm,铜颗粒的检测下限提升为90μm,水滴的检测下限提升为100μm,气泡的检测下限提升为180μm。而螺线管型铁芯微阻抗芯片将铁颗粒的检测下限提升为18μm,铜颗粒的检测下限提升为75μm,但是电容的检测下限没有变化。第二是基于LC谐振原理的灵敏度优化,提出了外加LC振荡电路的双线圈谐振式微阻抗芯片,对该芯片的检测机理进行了分析,并结合实验全面分析了芯片的频率特性,得到了铁颗粒和铜颗粒的最佳检测频率,在最优激励频率下成功检测到了 10μm的铁颗粒和50μm的铜颗粒,已经超过了绝大部分现有的电感式油液传感器的检测灵敏度。第三是针对微流体芯片通量较低的问题,结合电感和电容的检测特点,对芯片中的微通道结构进行改进研究,设计了一种环形截面的微通道,在不降低检测灵敏度的前提下将油液的理论通量提高了 8倍。

江俊勤[7](2016)在《充电圆平行板电容器的电磁场分布》文中提出用Mathematica对充电圆平行板电容器的电磁场进行详细的数值研究;给出了电容器内外的电势、电场强度以及磁感应强度的空间分布;讨论了电场和磁场的边缘效应.

黄滔[8](2016)在《电容式种子水分在线传感器的研究》文中研究指明种子水分是影响种子质量最主要的因素,利用烘干机对种子水分进行烘干处理是提高种子发芽率、保证种子贮藏安全性的重要手段。为了将种子水分严格控制在安全合理的范围内,烘干机需要连续动态地调节运行参数,因此种子水分的在线检测至关重要,直接影响到种子烘干机的烘干质量和工作效能。电容法是常用的种子水分检测方法,具有响应速度快、灵敏度高、成本低等特点,但传统的电容式种子水分传感器普遍存在难以实现在线检测、易受边缘效应影响、测量精度低等问题。为实现种子水分的高精度在线式检测,本文从电容式传感器的机械结构、电极优化、测量系统三个方面展开了深入研究。根据种子水分在线检测的要求,传感器采用回转式机械结构设计,实现了种子的自动入料和出料,电极设计为弧形结构并采用同面布置的方式,减小了种子分布和温度等因素的影响。同面弧面式电极难以用传统电磁场理论获得解析解,给传感器的电极结构优化带来了困难,为解决这个问题,提出了一种基于边界元法的数值计算方法,并结合有限元仿真软件COMSOL对传感器进行建模仿真,考察了电极数目、电极尺寸、电极间距等参数对传感器性能的影响,获得了优化的电极结构参数,对传感器的结构设计具有指导意义。测量系统采用了基于电容数字转换芯片AD7746的电容检测电路设计方案,电路集成度高,测量速度快,抗干扰能力强,并开发了基于Python的上位机软件,实现了微处理器和上位机之间的数据传输和测量信息的实时显示。本文研制的电容式种子水分传感器结构新颖,可用于在线检测,经过结构优化设计,传感器测量重复性好,精度较高,在0%20%的含水量范围内的绝对精度达到±1%,满足烘干机对种子水分在线检测的要求。

本刊编辑部试题工作室[9](2012)在《高中物理最新试题精选》文中指出必修1一、选择题:在下列每小题给出的四个答案中,至少有一个是正确的,把正确答案全选出来1.下列表述正确的是A.牛顿发现了万有引力定律并且通过实验测出了引力常数B.伽利略通过实验和逻辑推理提出质量并不是影响物体运动快慢的原因C.亚里士多德通过理想实验提出力并不是维持物

本刊编辑部试题工作室[10](2010)在《高中物理最新试题精选》文中提出

二、圆平行板电容器极板电流磁场的数值计算(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、圆平行板电容器极板电流磁场的数值计算(论文提纲范文)

(1)基于旋转磁场的电场源方位估计装置研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 工频电场测量装置国外研究现状
        1.2.2 工频电场测量装置国内研究现状
    1.3 论文章节和主要内容
第二章 电场源方位估计理论基础
    2.1 电场相关理论
        2.1.1 工频电场的产生
        2.1.2 麦克斯韦电磁场方程组
        2.1.3 麦克斯韦方程组的积分形式
        2.1.4 静电中的位函数
        2.1.5 电场计算方法的选择
        2.1.6 有限元法
    2.2 部分电容电场测量理论
        2.2.1 电容型传感器电场测量原理分析
        2.2.2 部分电容理论
        2.2.3 输电线路电场测量模型分析
    2.3 正交线圈产生旋转磁场的分析
        2.3.1 正交线圈产生旋转磁场的理论研究
        2.3.2 正交线圈产生圆形旋转磁场的数学推导
    2.4 电场源方位探测方法
        2.4.1 电场源方位探测概述
        2.4.2 旋转磁场和部分电容测量电场源方向原理
        2.4.3 软件相敏检波
        2.4.4 二分法下的电场源方位估计方法
    2.5 本章小结
第三章 电场源方位估计相关建模仿真
    3.1 架空输电线路模型的建立
        3.1.1 输电线路模型的简化
        3.1.2 110kV架空输电线路模型的建立
        3.1.3 110kV架空线周围电场仿真
        3.1.4 不同高电压等级输电线路电场分布对比
        3.1.5 低压电缆电场仿真
    3.2 部分电容仿真
        3.2.1 部分电容COMSOL建模
        3.2.2 部分电容仿真
    3.3 旋转磁场COMSOL仿真
        3.3.1 旋转磁场模型的建立
        3.3.2 旋转磁场仿真结果分析
    3.4 本章小结
第四章 电场源方位估计系统硬件设计
    4.1 电场源方位估计系统总体设计
    4.2 单片机最小系统设计
    4.3 旋转磁场发生电路设计
        4.3.1 正弦信号转换电路
        4.3.2 余弦信号转换电路
    4.4 信号调理电路设计
    4.5 人机交互模块设计
        4.5.1 显示模块
        4.5.2 按键模块
        4.5.3 声光报警模块设计
    4.6 PCB硬件电路板设计以及外壳设计
        4.6.1 PCB硬件电路设计
        4.6.2 装置外壳的设计
    4.7 本章小结
第五章 软件设计及实验
    5.1 软件设计总体框图
    5.2 软件设计
        5.2.1 信号发生程序设计
        5.2.2 ADC电压采集程序设计
        5.2.3 软件相敏检波辨向程序
        5.2.4 二分法程序设计
        5.2.5 电场过限报警程序设计
    5.3 系统实验
        5.3.1 旋转磁场下传感器信号测试
        5.3.2 220V线缆径向电场强度测量实验
        5.3.3 部分电容实验
        5.3.4 电场源方位探测实验
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

(2)基于MICRO-CT的岩芯电特性表征及测量(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 实验室岩芯电阻率测量发展现状
        1.2.2 介质极化的研究现状
        1.2.3 实验室岩芯介电常数测量发展现状
    1.3 研究内容
第二章 岩芯电导率张量的测量
    2.1 电导率张量测量原理
        2.1.1 岩芯电各向异性的表征
        2.1.2 岩芯电各向异性的测量
    2.2 电导率张量测量仪
    2.3 电导率张量仪器的测量结果
        2.3.1 柱塞岩芯Archie公式系数的测量
        2.3.2 岩芯电导率张量的测量
    2.4 小结
第三章 宽频段等效介电常数测量研究
    3.1 等效介电常数测量原理
        3.1.1 平行板电容法测等效介电常数
        3.1.2 传输线法测等效介电常数
        3.1.3 同轴探头法测等效介电常数
    3.2 同轴探头及误差分析
    3.3 利用同轴探头法对岩芯等效介电常数测量
        3.3.1 方样岩芯等效介电常数测量结果
        3.3.2 柱塞岩芯等效介电常数测结果
    3.4 小结
第四章 基于COMSOL软件的两相物质介电频散特性影响规律研究
    4.1 电学理论分析
        4.1.1 几种不同的极化形式
        4.1.2 极化与介电常数的关系
        4.1.3 Debye模型
        4.1.4 混合公式
    4.2 数字岩芯的构建
        4.2.1 利用Micro-CT形成数字图像
        4.2.2 利用图像处理软件形成数字岩芯
    4.3 COMSOL有限元软件AC/DC模块仿真流程
        4.3.1 COMSOL有限元软件AC/DC模块仿真流程
        4.3.2 网格剖分设计
        4.3.3 等效介电常数的计算原理
    4.4 两相混合物质等效介电频散特性影响因素研究
        4.4.1 内含物体积大小对等效介电频散特性的影响
        4.4.2 内含物位置对等效介电频散特性的影响
        4.4.3 内含物形态对等效介电频散特性的影响
    4.5 小结
第五章 基于COMSOL软件的岩芯中渗流对电特性影响研究
    5.1 渗流力学原理和电学理论结合
    5.2 COMSOL有限元软件多物理场耦合仿真
    5.3 理想孔隙中流体流动对电特性的影响
    5.4 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果

(3)几种新型二维结构中的电子和输运特性(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 二维材料简介
        1.1.1 石墨烯家族材料
        1.1.2 MXene材料
    1.2 本论文涉及的几种物理机制
        1.2.1 RKKY相互作用
        1.2.2 电子-声子相互作用
        1.2.3 输运性质
        1.2.4 极化子效应
        1.2.5 BCS理论
    1.3 本论文的主要内容和结构
第2章 主要理论方法
    2.1 Lanczos方法
        2.1.1 三对角表象的构建
        2.1.2 连分式展开
    2.2 电子-声子相互作用
        2.2.1 电子-声子相互作用矩阵元
        2.2.2 电子-声子相互作用矩阵元的Wannier插值算法
    2.3 Boltzmann输运方程
        2.3.1 Ziman电阻率公式
        2.3.2 Boltzmann输运方程的迭代求解方法
    2.4 Mc Millan-Allen-Dynes公式
第3章 石墨烯泡的RKKY相互作用
    3.1 背景介绍
    3.2 计算方法
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 本征石墨烯
        3.3.2 石墨烯泡
    3.4 本章总结
第4章 门控双层石墨烯拓扑通道中的长程可调谐RKKY相互作用
    4.1 背景介绍
    4.2 计算方法
    4.3 结果和讨论
    4.4 本章总结
第5章 温度依赖性的电子-声子谱函数与金属的本征电阻率
    5.1 背景介绍
    5.2 计算方法
        5.2.1 Ziman电阻率公式
        5.2.2 计算方法
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 结构和电子性质
        5.3.2 本征电阻率
    5.4 本章总结
第6章 费米能级对大褶皱铅烯超导转变温度的灵敏可调性
    6.1 背景介绍
    6.2 理论方法和计算方法
        6.2.1 Mc Millan-Allen-Dynes公式
        6.2.2 计算方法
    6.3 结果和讨论
        6.3.1 晶格结构和电子及声子特征
        6.3.2 超导转变温度
    6.4 本章总结
第7章 大褶皱铅烯Seebeck系数符号的可控性及_ZT值的巨大可调性
    7.1 背景介绍
    7.2 理论方法和计算方法
        7.2.1 理论方法
        7.2.2 计算方法
    7.3 结果和讨论
        7.3.1 结构和电子性质
        7.3.2 热电性能
    7.4 本章总结
第8章 利用Lanczos方法计算由电子-声子相互作用引起的电子自能
    8.1 背景介绍
    8.2 理论方法
    8.3 讨论
    8.4 本章总结
结论
参考文献
在学期间所取得的科研成果
致谢

(4)基于静电吸附机理的服装机器人末端执行器研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究目的及研究内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
第二章 静电吸附电极的吸附机理研究和分析
    2.1 引言
        2.1.1 静电吸附抓手在应用中的主要特点分析
        2.1.2 静电吸附电极的选型
        2.1.3 介电极化
    2.2 织物模型的建立
        2.2.1 静电吸附电极的基本工作原理
        2.2.2 织物结构单元模型的建立
        2.2.3 织物相对介电常数的计算
    2.3 静电吸附力模型的建立
    2.4 研究结果及样机实验
    2.5 小结
第三章 静电吸附极板的设计
    3.1 静电吸附力的影响因素分析
    3.2 电极板形状布置的选择
    3.3 电极板的结构优化
        3.3.1 电极板形状布置的优化
        3.3.2 电极板结构参数的优化
    3.4 小结
第四章 静电吸附电极的仿真实验
    4.1 麦克斯韦方程组
    4.2 静电吸附力模型理论正确性的验证
    4.3 静电极板的优化仿真
    4.4 实验验证
    4.5 小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
发表论文及科研情况
致谢

(5)一种低压线缆电场分布的非接触测量装置研究与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外的研究现状
        1.2.2 国内的研究现状
    1.3 本文主要的研究内容及章节安排
第二章 低压线缆周围电场分布及绝缘老化基础理论
    2.1 工频电场的产生与特点
    2.2 电场相关理论基础
        2.2.1 麦克斯韦方程组
        2.2.2 静电场中的位函数
    2.3 电场计算相关理论
        2.3.1 解析算法
        2.3.2 数值计算方法的介绍
    2.4 有限元法
        2.4.1 泊松方程边值问题的变分有限元泛函分析
        2.4.2 单位插值函数的讨论
    2.5 低压线缆绝缘老化种类
    2.6 本章小结
第三章 低压线缆非接触测量模型的建立与仿真
    3.1 低压线缆非接触测量模型的建立
        3.1.1 低压线缆电场模型假设
        3.1.2 低压线缆电场模型的建立
    3.2 低压线缆电场模型有限元分析
        3.2.1 低压线缆芯线控制方程
        3.2.2 低压线缆周围电场的有限元分析
        3.2.3 低压线缆周围电场仿真
    3.3 低压线缆绝缘表皮破损对其周围电场分布的影响
        3.3.1 低压线缆中一段绝缘表皮脱落对周围电场分布的影响
        3.3.2 低压线缆中一段绝缘表皮出现裂缝对周围电场分布的影响
    3.4 本章小结
第四章 传感器与放大电路分析与设计
    4.1 电场传感器分类、选择与设计
        4.1.1 电场传感器分类与选择
        4.1.2 电容型传感器电场测量原理分析
        4.1.3 低压线缆电场测量模型分析
    4.2 电容传感器大小对测量电压的影响
        4.2.1 仿真分析
        4.2.2 实验验证
    4.3 工频电场下平行板电容器模型仿真
        4.3.1 平行板电容器的仿真设计
        4.3.2 平行板电容器仿真模型
    4.4 高精度信号放大电路
        4.4.1 前置放大电路理论分析
        4.4.2 前置放大电路仿真验证
        4.4.3 二级放大电路理论分析
    4.5 本章小结
第五章 非接触电场测量系统设计与实验
    5.1 非接触电场测量系统设计
        5.1.1 非接触电场测量装置的功能分析及总体设计
    5.2 非接触电场测量系统硬件电路设计
        5.2.1 电场传感器及信号调理电路的设计
        5.2.2 控制系统设计
        5.2.3 声光报警模块设计
        5.2.4 PCB硬件电路板设计
        5.2.5 外壳设计
    5.3 非接触电场测量系统程序设计
        5.3.1 主程序设计
        5.3.2 数据提取程序设计
        5.3.3 过限报警程序设计
        5.3.4 低电量提醒程序设计
    5.4 非接触电场测量系统实验探究
        5.4.1 低压线缆轴向和径向测量实验
        5.4.2 低压线缆绝缘破损实验
        5.4.3 实验结果及佩戴位置分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

(6)基于微阻抗分析的船机油液污染物区分检测机理研究(论文提纲范文)

创新点摘要
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 油液污染物检测技术现状分析
        1.2.1 常规油液污染物分析技术
        1.2.2 油液颗粒污染物计数法
        1.2.3 油液水分和空气污染物检测技术
        1.2.4 油液颗粒污染物检测方法对比分析
    1.3 本文主要研究思路
    1.4 本文主要研究内容
2 时谐场中颗粒污染物引起阻抗变化的机理分析
    2.1 金属颗粒的检测机理
        2.1.1 空心圆柱线圈的磁场分布
        2.1.2 金属颗粒所处空间位置对线圈电感变化的影响
    2.2 非金属颗粒的检测机理
    2.3 本章小结
3 多参数微阻抗油液检测芯片的设计与检测机理分析
    3.1 螺线管型多参数微阻抗芯片的设计
    3.2 螺线管型多参数微阻抗芯片的检测机理分析
        3.2.1 电感参数检测原理
        3.2.2 电容参数检测原理
    3.3 平面型多参数微阻抗芯片的设计
    3.4 平面型多参数微阻抗芯片的检测机理分析
        3.4.1 电感参数检测原理
        3.4.2 电容参数检测原理
    3.5 本章小结
4 基于多参数微阻抗芯片的油液污染物区分检测研究
    4.1 螺线管型多参数微阻抗芯片检测实验
        4.1.1 电感检测实验
        4.1.2 电容检测实验
    4.2 平面型多参数微阻抗芯片检测实验
        4.2.1 电感检测实验
        4.2.2 电容检测实验
    4.3 两种形式的芯片对比分析
    4.4 本章小结
5 多参数微阻抗油液检测芯片的优化研究
    5.1 平面型铁芯微阻抗芯片
        5.1.1 芯片设计与制作
        5.1.2 检测原理分析
        5.1.3 检测实验与结果分析
    5.2 螺线管型铁芯微阻抗芯片
        5.2.1 芯片设计与制作
        5.2.2 检测原理分析
        5.2.3 检测实验与结果分析
    5.3 双线圈谐振式微阻抗芯片
        5.3.1 芯片设计与制作
        5.3.2 检测原理分析
        5.3.3 检测实验与结果分析
    5.4 高通量微阻抗芯片
        5.4.1 芯片设计与制作
        5.4.2 环形通道检测理论分析
        5.4.3 检测实验与结果分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录A NAS1638固体污染度等级(100ml油液中颗粒数)
附录B ISO 4406油液污染物等级标准
附录C GJB420A-96固体污染度等级(1000ml油液中颗粒数)
作者简历及攻读博士学位期间的科研成果
致谢

(7)充电圆平行板电容器的电磁场分布(论文提纲范文)

1 充电时电容器内外的电场分布
2 充电圆平行板电容器极板电流和馈线电流的磁场
    2. 1 极板电流磁感应强度的积分表达式
    2. 2 极板电流和馈线电流总磁场的数值结果
3 用全电流定律计算磁感应强度
    3. 1 忽略边缘效应的结果
    3. 2 在考虑边缘效应情况下用全电流定律计算磁感应强度

(8)电容式种子水分在线传感器的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 种子水分检测方法概述
        1.3.2 电容式水分传感器的研究现状
    1.4 本文研究内容与章节安排
        1.4.1 研究内容与创新点
        1.4.2 章节安排
第二章 传感器测量原理及机构设计
    2.1 基于电容法的种子水分检测机理
        2.1.1 种子中水分的存在形式
        2.1.2 种子的介电特性
        2.1.3 电容法测量原理
    2.2 传感器机械结构设计
        2.2.1 传感器机械结构
        2.2.2 传感器工作原理
        2.2.3 电容极板的布置方式
    2.3 本章小结
第三章 传感器建模及结构优化
    3.1 引言
    3.2 极板间种子的抽象及假设
    3.3 传感器物理建模
    3.4 传感器数学建模
        3.4.1 介质中的麦克斯韦方程组
        3.4.2 边界条件及边界关系
    3.5 电容值数值计算
        3.5.1 电磁场数值计算方法概述
        3.5.2 基于边界元法的电容值求解
    3.6 COMSOL建模仿真
        3.6.1 基于COMSOL的传感器建模
        3.6.2 空气域尺寸设定及边界条件的选择
        3.6.3 有限元法和边界元法的交叉验证
    3.7 传感器极板的优化设计
        3.7.1 传感器的性能指标
        3.7.2 仿真结果分析
    3.8 本章小结
第四章 传感器测量系统设计
    4.1 测量系统总体框架
    4.2 硬件电路设计
        4.2.1 稳压电源模块
        4.2.2 电容检测模块
        4.2.3 位置检测模块
        4.2.4 温度检测模块
        4.2.5 电机控制模块
        4.2.6 串口通信模块
    4.3 上位机软件开发
        4.3.1 软件开发平台
        4.3.2 软件功能分析
        4.3.3 软件设计
    4.4 本章小结
第五章 种子水分检测试验
    5.1 试验目的
    5.2 试验设计
        5.2.1 试验装置及材料
        5.2.2 试验步骤
    5.3 试验结果分析
        5.3.1 种子水分与介电常数之间的关系
        5.3.2 传感器试验和仿真的比较
        5.3.3 测量精度和重复性
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 研究工作展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

四、圆平行板电容器极板电流磁场的数值计算(论文参考文献)

  • [1]基于旋转磁场的电场源方位估计装置研究[D]. 常炳乾. 石家庄铁道大学, 2021(01)
  • [2]基于MICRO-CT的岩芯电特性表征及测量[D]. 张智韬. 西安石油大学, 2021(10)
  • [3]几种新型二维结构中的电子和输运特性[D]. 张缤元. 吉林大学, 2021(01)
  • [4]基于静电吸附机理的服装机器人末端执行器研究[D]. 刘立东. 天津工业大学, 2021(01)
  • [5]一种低压线缆电场分布的非接触测量装置研究与实现[D]. 石磊. 石家庄铁道大学, 2020(01)
  • [6]基于微阻抗分析的船机油液污染物区分检测机理研究[D]. 曾霖. 大连海事大学, 2019(07)
  • [7]充电圆平行板电容器的电磁场分布[J]. 江俊勤. 大学物理, 2016(02)
  • [8]电容式种子水分在线传感器的研究[D]. 黄滔. 上海交通大学, 2016(03)
  • [9]高中物理最新试题精选[J]. 本刊编辑部试题工作室. 中学物理教学参考, 2012(Z1)
  • [10]高中物理最新试题精选[J]. 本刊编辑部试题工作室. 中学物理教学参考, 2010(Z1)

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圆形平行板电容器板电流磁场的数值计算
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