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半航空频率域电磁探测三分量线圈传感器设计滕飞;王鹏飞;王宇;张铭;林君【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2023(66)1【摘要】半航空频率域电磁探测方法(semi-airborne frequency domain electromagnetic method,简称SAFEM)通常借助水平线圈传感器观测垂直分量磁场信号.然而,在实际探测过程中,观测单一分量磁场信号不仅缺失水平分量磁场信息,并且在磁场响应畸变区域难以校正,造成视电阻率解释结果精度低、误差大等问题.为此,本文设计并研制了一种能够用于SAFEM探测的三分量空心线圈传感器,采用三组相互垂直的接收线圈分别接收三个分量的磁场信号.首先,为满足旋翼机载重要求,设计0.5 m直径的小尺寸圆形线圈用于接收垂直方向磁场,两个0.01 m边长的方形线圈用于接收水平方向磁场,并对三组线圈的互耦情况进行分析,确定了线圈的最佳相对位置.其次,针对线圈传感器的物理结构特点,综合线圈的寄生电阻、电感和电容值大小的分析结果,确定最终的物理结构参数.进一步地,通过分析不同阻尼状态下的传感器及前置放大电路的频率响应特性,确定了最佳的阻尼系数调节范围.在此基础上,设计了带有阻尼状态调节的低噪声差分前置放大器电路作为SAFEM信号调理模块.最后,开展屏蔽室测试实验和野外探测实验验证三分量线圈传感器的可靠性.屏蔽室内对比测试结果表明,小尺寸的三分量线圈传感器带宽能够满足探测需求,能够提供与商用传感器相当的灵敏度和测量准确性.在野外探测实验中,使用该三分量线圈传感器获得了实验场地的三分量磁场响应信号,进一步证明了该三分量传感器的有效性.【总页数】12页(P430-441)【作者】滕飞;王鹏飞;王宇;张铭;林君【作者单位】地球信息探测仪器教育部重点实验室;吉林大学仪器科学与电气工程学院【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.直升机频率域航空电磁系统在均匀半空间上方的电磁响应特征与探测深度2.地空瞬变电磁三分量空芯线圈传感器设计3.频率域航空电磁法水资源探测深度及应用研究4.无人机频率域半航空电磁法三维反演5.膀胱全切加双侧输尿管皮肤造口的膀胱癌患者出院准备度护理观察因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一、引言在物理学中，磁场是一个极具魔力的领域，它对我们周围的世界产生了深远影响。
而在研究磁场时，三组轴向相互垂直的线圈产生的磁场便是一个备受关注的主题。
本文将深入探讨这一主题，为你带来深度和广度兼具的文章。
二、三组轴向相互垂直的线圈产生的磁场概述三组轴向相互垂直的线圈，就是指三个线圈分别沿x、y、z轴放置，并且彼此相互垂直。
当电流通过这三个线圈时，会产生磁场。
这种磁场具有独特的性质，对于电磁学和工程应用有着重要意义。
三、三组轴向相互垂直的线圈产生的磁场原理1. 线圈产生的磁场我们来了解一下单个线圈产生的磁场。
根据右手螺旋定则，当电流通过线圈时，会产生一个环绕线圈的磁场。
而当三个线圈分别沿x、y、z 轴放置时，它们分别在不同的方向产生磁场，这种磁场叠加在一起，形成了复杂的磁场分布。
2. 磁场的叠加效应接下来，我们将讨论三组轴向相互垂直的线圈产生的磁场的叠加效应。
由于这三个线圈相互垂直，它们产生的磁场也相互垂直。
在空间中，这种相互垂直的磁场叠加在一起，形成了一个独特的磁场分布，具有良好的均匀性和稳定性。
3. 磁场的控制和应用我们将探讨三组轴向相互垂直的线圈产生的磁场在实际中的应用。
这种磁场具有较好的均匀性和稳定性，适用于磁悬浮、磁场传感器等领域，对于电磁学和工程应用具有重要的意义。
四、总结与展望通过本文的探讨，我们对三组轴向相互垂直的线圈产生的磁场有了更深入的理解。
这种磁场具有独特的性质，对于电磁学和工程应用具有重要的意义。
我们希望本文能够为你带来新的思考和启发，同时也期待未来在这一领域有更多的突破和应用。
五、个人观点和理解对于我个人来说，三组轴向相互垂直的线圈产生的磁场是一个非常有趣的课题。
通过深入研究和探讨，我对磁场的产生和控制有了更清晰的认识，也对它在实际中的应用有了更深入的理解。
我相信在未来的学习和工作中，这些知识和经验一定会为我带来更多的启发和帮助。
六、参考文献1. Griffiths, D. J. (2013). Introduction to electrodynamics. Cambridge University Press.2. Jackson, J. D. (1999). Classical electrodynamics. John Wiley & Sons.磁场是物理学中的一个重要领域，它具有广泛的应用和重要的理论意义。
Helmholtz 线圈磁感应强度空间分布及其均匀性分析04004311 李昊鹏摘要：根据Helmholtz 线圈磁感应强度分布表达式，通过MATLAB 软件对其进行数值计算，对Helmholtz 线圈磁感应强度空间分布图象及匀强特性进行了分析。
论文重点讨论了YOZ 平面的磁感应强度匀强特性、匀强磁场区域的三维图象、磁感应强度均匀性要求与准匀强磁场区域关系以及Helmholtz 线圈半径R 对匀强磁场区空间分布的影响。
关键词：Helmholtz 线圈，MATLAB 工具，磁感应强度空间分布，匀强特性一、 概述在大学物理实验“用霍尔效应测磁场”中，我们了解到在Helmholtz 线圈轴线上的磁场是近似的匀强磁场。
Helmholtz 线圈的结构如图1所示，图中R 为Helmholtz 线圈的半径，I 为线圈中的电流，A1、A2是圆线圈上对称于XOY 平面的任意两点，P （0，y 0，z 0）是YOZ 平面内的一点。
由于Helmholtz 线圈具有关于Z 轴的旋转对称性和关于XOY 平面对称性，因此，只需要分析YOZ 平面内的磁场分布。
在其空间任意点磁感应强度微积分表达式由式（1）~（5）给出[1]。
1r r 、2r r则为A1、A2处电流元到点P 的位置矢量，B X 、B Y 、B Z 是A1、A2处电流元在P 点产生的磁感应强度在X 、Y 、Z 轴方向的分量。
图1 Helmholtz 线圈结构示意图 [][]()2020212sin cos R z R y R r −+−+=θθ （1） [][]()2020222sin cos R z R y R r ++−+=θθ （2） ()()θθθπμπd r R z R r R z R I dB B x x ∫∫⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++−⋅==2032031002cos 2cos 4 （3） ()()θθθπμπd r R z R r R z R I dB B y y ∫∫⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++−⋅==2032031002sin 2sin 4 （4） ()()θθθπμπd r y R R r y R R I dB B z z ∫∫⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+−⋅==203203100sin sin 4 （5） 其中，X 轴的磁感应强度分量积分为0[1]。
