磁场发生器研究目的意义及国内外研究现状

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1、磁场发生器研究目的意义及国内外研究现状1研究目的及意义12国内外研究现状11研究目的及意义磁场在自然界中无处不在，作为能量载休具有其它能量载体无法比拟的优点，采用磁电换能器传递磁能的方式能够应用于更加广泛的领域。近年，在航天、船舶、电子、地学、生物科学等领域的研究课题中，越来越多地需求能产牛各种磁场强度的磁场发牛器，几乎在现在研究的各个领域中，磁场发生器都得到了广泛的应用，从而极大的推动了磁场发生器的发展。以此对磁场发牛器的研究是很重要的。在工程实践过程中，尤其是军事领域和特殊行业,需要定量的确定磁场强度，如环境磁场测量、地磁测量、工业制造过程的磁场测量、舰

2、船消磁测量等。为了使磁场测量准确可靠，必须对磁场测量仪器进行计量检定或校准，目前市场上的通用磁场标准装置缺乏、功能简单、操作烦琐，难以实现磁场量值的溯源。随着现代生活电气化程度的空前提高，人类生存空间的电磁波辐射强度呈指数级增长，人们对磁场的牛态效应的关注越来越多。手机、微波炉等家用电子类产品的辐射问题一直受到大家的关注。近I•多年来研究者得到的结果表明，低频磁场的暴露可能与肿瘤的发病，神经、心血管、内分泌等系统疾患，以及生殖和发育的异常有关。现在，对木问题的研究热点开始转移至细胞、分子和基因水平上的牛物学效应及其作用机制。磁场发牛器为这些问题的研究提供了可

3、靠的支持，力求模拟出相似的磁场环境。虽然到底磁场会对生物产生什么的影响还没定论，但在研究过程中对产牛磁场的磁场发牛器提出了越来越多的要求，所以一个性能良好的磁场发牛器必然会对研究产牛积极的效果。2国内外研究现状随着科学技术的发展，强磁场已经成为许多重要科学研究的有效工具，得到了越来越深入的研究，越来越广泛的应用，体现了其作为能量载体的优秀特性，是其它能量载体所不可比拟的。根据功能方式当前国内外的发生装置可以分为2种：一种是自供能式的发生器。它是利用自然中各种能量转化为电能，再进行转化，然后输出；另外一种是主动供能式的发生器。它主要是将交流电或者是直流屯转化为

4、磁场能量输出。根据脉宽的不同强磁场可以分为稳态强磁场和脉冲强磁场，对应的发生装置的负载分别为稳态强磁体和脉冲强磁体。后者因为分析设计相对简单、成本低廉、操作容易、维护简单而迅速发展，目前被广泛应用在物理、化学、生物等研究领域。当前最常见的主动功能式发生器的电路结构的主要组成主要有三部分：能量收集部分、发射磁场部分、控制电路。能量收集部分：先利用能量收集器件将市电升高，主要是通过电容完成的。电容充电要受三个条件限制：其一要有充电脉冲触发，其二要看电容器所处的状态（电容所蓄能量是否达到预设值），最后述要看是否放电（充电不放电，放电不充电）。发生磁场部分：主要由线

5、圈组成。线圈的形状、尺寸和匝数直接影响磁场的分布和大小。为了不同需要，仪器可配备不同规格的线圈，密绕长螺线管可将磁场约束在线圈内，但电感值大，电流的时间变化率小，故dB/dt小；匝数少和平均半径大的线圈所产生脉冲磁场的dB/dt和穿透深度均较大；匝数少和平均半径小的线圈所产生的脉冲磁场分布区域小，定位好。为了使仪器可以具有多用途，产生磁场的线圈可以随意更换。控制电路具有控制充电、脉冲磁场的产生、参数设置和改变操作方式等功能。20世纪80年代开始，脉冲强磁场技术开始应用到更广的科学研究领域之中。这期间一大批脉冲强磁场实验室也相继建立起来，包括牛津大Claren

6、don实验室、澳大利亚国家强磁场实验室、美国洛斯阿拉莫斯（Los2Alamos）国家强磁场实验室等等。至此，大部分实验室能够产生60T的脉冲强磁场，部分70T磁场也投入实验研究阶段。国内相关研究略为滞后。近年来国内对磁场发生器的研究也取得了巨大的成果。多种磁场发生器的研制和应用充分说明了国内在这方面的不断进步与发展，并逐渐追上世界先进水平。现今国内磁场发生器的研究主要由以下几种：MC-III型低频脉冲强磁场发生器是一种可输出磁场强度为0」〜25T的墙磁场发生器，其产生的磁场周期可调。该仪器操作方便、性能可靠，可长时间稳定运行，已在磁场生物效应的科学试验中得到

7、广泛应用。为了使该仪器具有广泛的应用，在线圈设计时只用了儿匝线圈，但是为了产生高达25T的脉冲强磁场，仪器要求最大的释放电流高达8000多安。仪器先采用蓄能，后瞬间释放能量的工作方式。蓄能是指将市电升压，通过限流电阻，以几安得电流对高压大电容充电，将能量以电场能存储在电容中。释放能量是指要产生脉冲磁场时，电容中存储的电场能损耗很小的通过线圈转化为磁场能，通过线圈的脉冲电流产生脉冲强磁场，磁场的分布空间取决于线圈。基于综合补偿的磁场发生器是一种通过负载补偿和移相补偿，较好的实现了对于电感负载，冲输入电压信号到相同波形电流输出的转换。它采用Helmholtz线圈

8、，放大电路采用一种对电感负载及输出电流及输出电流香味