圓形亥姆霍茲線圈的磁場(chǎng)分布

曹彬 王金梅 潘家偉 李晨 成都理工大學(xué)

圓形亥姆霍茲線圈的磁場(chǎng)分布

曹彬 王金梅 潘家偉 李晨 成都理工大學(xué)

根據(jù)畢奧薩伐爾定律求得圓形亥姆霍茲線圈軸線上的磁場(chǎng)分布，并利用其二階導(dǎo)數(shù)為零得到亥姆霍茲線圈間的最佳間距。通過計(jì)算整個(gè)圓形亥姆霍茲線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，發(fā)現(xiàn)軸向磁場(chǎng)均勻度在原點(diǎn)一定范圍內(nèi)軸向磁場(chǎng)均勻度較高，且徑向磁場(chǎng)可忽略不計(jì)。

最佳間距 軸向磁場(chǎng)均勻度 徑向磁場(chǎng)

1 引言

反饋線圈是閉環(huán)式磁通門傳感器的重要組成部分，作用在于產(chǎn)生均勻度較高的均勻磁場(chǎng)，使得磁芯處于零場(chǎng)狀態(tài)。反饋線圈有兩種實(shí)現(xiàn)形式：亥姆霍茲型反饋線圈和球型反饋線圈。球型反饋線圈結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)加工工藝要求極高。亥姆霍茲型反饋線圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只要參數(shù)設(shè)置合理，也能產(chǎn)生均勻度較高的均勻磁場(chǎng)。亥姆霍茲線圈是由一對(duì)相同的且關(guān)于軸平面對(duì)稱的各繞有N匝線圈組成。本文先通過計(jì)算軸線上軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度分布確定兩個(gè)圓形線圈之間的最佳間距，再研究?jī)蓚€(gè)圓形線圈之間的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布規(guī)律。

2 圓形亥姆霍茲線圈最佳間距確定

假設(shè)某一N匝圓形載流線圈的電流為I，線圈半徑為R。根據(jù)畢奧薩伐爾定律，求得單個(gè)圓形載流線圈在軸線上任意一點(diǎn)P產(chǎn)生的磁場(chǎng)只有軸向分量：

3 圓形亥姆霍茲線圈內(nèi)部磁場(chǎng)分布

4 結(jié)論

通過對(duì)圓形亥姆霍茲線圈建立數(shù)學(xué)模型，求得軸線上的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布從而確定最佳間距。計(jì)算圓形亥姆霍茲線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，發(fā)現(xiàn)底面半徑為0.2R、高度為0.4R的圓柱體內(nèi)的軸向磁場(chǎng)均勻度較高，控制在3*10^-3以內(nèi)，徑向偏移角度較小。若閉環(huán)式磁通門傳感器的磁芯包圍在該圓柱體內(nèi)部，有利于提高傳感器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

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曹彬，1992—，女，漢，江蘇省泰興市，2015年畢業(yè)于西安科技大學(xué)通信工程專業(yè)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就讀成都理工大學(xué)研究生，研究方向：磁通門傳感器。