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基于匝间距优化的无线能量传输系统抗偏移特性的研究与设计
1
作者 李欣岩 李享 +1 位作者 李天龙 杨阳 《真空电子技术》 2024年第2期62-67,共6页
随着无线充电技术场景的广泛应用,传统的同尺寸收发线圈一对一充电形式并不能满足生产生活的需求,无线充电在一些特殊的场景下仍存在着一定的问题,特别是在较大的发射线圈为较小的接收线圈进行能量传输时,由于接收装置所处无线充电区域... 随着无线充电技术场景的广泛应用,传统的同尺寸收发线圈一对一充电形式并不能满足生产生活的需求,无线充电在一些特殊的场景下仍存在着一定的问题,特别是在较大的发射线圈为较小的接收线圈进行能量传输时,由于接收装置所处无线充电区域位置的差异,常会导致系统的充电效率产生较大波动。为解决这一问题,设计了一种匝间距不等的“非均匀”发射线圈,该设计根据无线能量传输系统的等效电路模型,分析影响系统传输效率的因素,再结合Wheeler公式,推导得出匝间距、线圈自感、互感与系统效率之间的关系。为优化接收设备在无线充电区域不同位置的传输效率,调整发射线圈局部的匝间距使其自感分布相对均匀,进而使耦合线圈的互感相对稳定,在一定程度上提升了系统传输效率及其稳定性。通过仿真和实验验证,在传输距离为10 mm时,接收线圈从中心位置向边缘偏移100 mm的过程中,传输效率的波动保持在17.4%以内,相比于等匝间距的发射线圈,该设计有效提升了系统的抗偏移能力。 展开更多
关键词 无线充电 匝间距 磁场均匀 抗偏移 传输效率
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对数周期偶极子结构的新型近场均匀天线
2
作者 傅世强 熊昂宇 房少军 《电讯技术》 北大核心 2021年第11期1446-1450,共5页
为满足超高频射频识别阅读器近场天线对宽频带内均匀场分布的需求,将同向电流环和反向电流对两种技术结合,提出了一种中心馈电的多环天线。通过4个双面微带线馈电的弯曲四元印刷对数周期偶极子天线组成圆环阵列,易于获得宽频带阻抗匹配... 为满足超高频射频识别阅读器近场天线对宽频带内均匀场分布的需求,将同向电流环和反向电流对两种技术结合,提出了一种中心馈电的多环天线。通过4个双面微带线馈电的弯曲四元印刷对数周期偶极子天线组成圆环阵列,易于获得宽频带阻抗匹配,并有效改善圆形区域均匀磁场分布。对天线进行了加工与测试,结果表明在799~971 MHz频率范围内|S 11|<-10 dB,覆盖全球通用超高频射频识别频段。当输入功率为30 dBm,在天线上方20 cm×20 cm×15 cm内实现对标签100%的读取率,最大的读取距离为22 cm。该天线结构简单,设计灵活,可通过增加对数周期天线个数增大识别区域,通过调整弯曲的偶极子单元个数改善识别区域的均匀场分布。 展开更多
关键词 超高频射频识别 近场天线 磁场均匀 对数周期偶极子天线 宽频带
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Halbach阵列永磁体的研究现状与应用 被引量：18
3
作者 张一鸣 乔德治 高俊侠 《分析仪器》 CAS 2010年第2期5-10,共6页
Halbach阵列永磁体具有良好的自屏蔽效应,并且可以产生比剩余磁场强度值更大的静磁场,具有较广泛的应用前景。本文从Halbach阵列永磁体的组合形式和充磁方向出发,重点介绍了几种常用的Halbach阵列永磁体的磁感应强度分布特点和发展现状... Halbach阵列永磁体具有良好的自屏蔽效应,并且可以产生比剩余磁场强度值更大的静磁场,具有较广泛的应用前景。本文从Halbach阵列永磁体的组合形式和充磁方向出发,重点介绍了几种常用的Halbach阵列永磁体的磁感应强度分布特点和发展现状,同时讨论了目前Halbach阵列永磁体研究中存在的两个关键问题和相关的研究进展和新思路。 展开更多
关键词 HALBACH 永磁魔环 核磁共振 磁场均匀度
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通电空心线圈系统产生的磁场分析 被引量：18
4
作者 关志成 苏华锋 贾志东 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2735-2740,共6页
许多医用理疗设备都需要使用通电空心线圈产生磁场,磁场产生方式有利用线圈外部的磁场和线圈空心内部的磁场两种,而这两种方式都将由多个线圈实现。通电线圈排布的合理设计能够提高磁场的均匀性,这将对疗效产生重要的影响,因此分别研究... 许多医用理疗设备都需要使用通电空心线圈产生磁场,磁场产生方式有利用线圈外部的磁场和线圈空心内部的磁场两种,而这两种方式都将由多个线圈实现。通电线圈排布的合理设计能够提高磁场的均匀性,这将对疗效产生重要的影响,因此分别研究了上述两种磁场的特性。研究结果表明:根据线圈的直径大小和线圈相对距离的配合可以产生最优均匀磁场。 展开更多
关键词 轴对称线圈 磁场分布 有限元 ANSOFT 脉冲电磁场 磁场均匀性
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无缆微型游动机器人驱动磁场系统的研究 被引量：11
5
作者 张永顺 刘巍 +1 位作者 郭锐 贾振元 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期63-67,共5页
提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案 ,以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测 .首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法 ,然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案 ,最... 提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案 ,以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测 .首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法 ,然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案 ,最后用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证 .实验结果表明该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微型机器人的磁控驱动的设计要求 . 展开更多
关键词 微型游动机器人 磁致伸缩薄膜 功率优化 磁场均匀化 组合线圈
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亥姆霍兹线圈及麦克斯韦线圈磁场分布及均匀性比较 被引量：19
6
作者 宋新昌 《磁性材料及器件》 CAS 2016年第5期16-18,77,共4页
基于毕奥-萨伐尔定律,运用椭圆积分,推导出圆环电流在空间任意一点产生的磁场公式,进而分析了亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈在中心处磁场各分量的分布模型,绘出了空间分布。分析结果表明,麦克斯韦线圈磁场不均匀度小于0.0001的区域半径约... 基于毕奥-萨伐尔定律,运用椭圆积分,推导出圆环电流在空间任意一点产生的磁场公式,进而分析了亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈在中心处磁场各分量的分布模型,绘出了空间分布。分析结果表明,麦克斯韦线圈磁场不均匀度小于0.0001的区域半径约是亥姆霍兹线圈的20倍。 展开更多
关键词 亥姆霍兹线圈 麦克斯韦线圈 磁感应强度 磁场均匀性
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磨粒径向分布对电感式磨粒传感器测试结果的影响 被引量：15
7
作者 范红波 张英堂 +1 位作者 程远 任国全 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期958-962,共5页
根据电感平衡原理,设计了用于磨粒在线测量的电感式磨粒传感器。分析了传感器的测试原理和磨粒通过传感器线圈时径向分布对测试结果的影响。通过计算线圈内测试面的磁场分布,提出了提高线圈测试面磁场均匀性的设计准则。建立了磨粒位置... 根据电感平衡原理,设计了用于磨粒在线测量的电感式磨粒传感器。分析了传感器的测试原理和磨粒通过传感器线圈时径向分布对测试结果的影响。通过计算线圈内测试面的磁场分布,提出了提高线圈测试面磁场均匀性的设计准则。建立了磨粒位置偏离线圈中心时,磨粒磁化场的磁通求解模型。模型计算结果表明,磨粒径向位置的改变,使得线圈各横截面上磁化场的磁通发生了变化。当线圈达到一定长度后,磁化场的磁链变化很小。因此在保证传感器线圈测试面磁场均匀性和线圈长度的前提下,磨粒径向分布对测试结果的影响可忽略。研究结论为分析电感式磨粒传感器测试结果一致性和优化传感器的结构设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 磨粒传感器 磨粒分布 磁场均匀性 磁化场
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圆电流和亥姆霍兹线圈磁场的数值模拟 被引量：14
8
作者 张德根 张波 《皖西学院学报》 2014年第2期39-44,共6页
根据毕奥-萨伐尔定律和磁场叠加原理,导出圆电流和亥姆霍兹线圈的磁场分布含积分的表达式。利用Mathematica软件进行数值计算,得到磁场分布的数值解,由此绘出圆电流和亥姆霍兹线圈的磁场分布图像,并对两者的磁场均匀区进行分析比较:在... 根据毕奥-萨伐尔定律和磁场叠加原理,导出圆电流和亥姆霍兹线圈的磁场分布含积分的表达式。利用Mathematica软件进行数值计算,得到磁场分布的数值解,由此绘出圆电流和亥姆霍兹线圈的磁场分布图像,并对两者的磁场均匀区进行分析比较:在垂直于中心轴线平面上亥姆霍兹线圈磁场均匀区的面积是圆电流的10.4倍;在轴平面上前者是后者的5.4倍。最后对亥姆霍兹线圈磁场均匀区(±1%)作对比分析,数值计算的结果与相关实验测量十分吻合。 展开更多
关键词 圆电流 亥姆霍兹线圈 毕奥-萨伐尔定律 磁场均匀区 数值计算
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正方形亥姆霍兹线圈的磁场均匀性 被引量：13
9
作者 谭曦 刘军 殷建玲 《光学仪器》 2012年第1期39-44,共6页
利用三个正方形亥姆霍兹线圈构建三维匀强磁场,并分析其匀强磁场区域特性。将正方形亥姆霍兹线圈视为四段载流导线,采取分段计算然后矢量叠加的方法,分析正方形亥姆霍兹线圈轴线上和空间磁场强度及其均匀性,及其仿真数据结果。最后得到... 利用三个正方形亥姆霍兹线圈构建三维匀强磁场,并分析其匀强磁场区域特性。将正方形亥姆霍兹线圈视为四段载流导线,采取分段计算然后矢量叠加的方法,分析正方形亥姆霍兹线圈轴线上和空间磁场强度及其均匀性,及其仿真数据结果。最后得到正方形亥姆霍兹线圈三维匀强磁场的结构模型及相关数据分析,证明了三维亥姆霍兹线圈产生的磁场满足匀强磁场要求。 展开更多
关键词 光纤陀螺(FOG) 亥姆霍兹线圈 磁敏感性 磁场均匀性
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电感式磨粒传感器线圈参数对磁场均匀性影响研究 被引量：12
10
作者 陈浩 王立勇 陈涛 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期10-16,共7页
磁场均匀性是影响电感式磨粒传感器检测精度的重要因素,为了提高传感器磁场均匀性,研究线圈参数对传感器磁场分布规律,根据磁场叠加原理,建立了电感式磨粒传感器三线圈数学模型,推导出传感器磁场计算公式,提出磁场均匀性评价系数K。对... 磁场均匀性是影响电感式磨粒传感器检测精度的重要因素,为了提高传感器磁场均匀性,研究线圈参数对传感器磁场分布规律,根据磁场叠加原理,建立了电感式磨粒传感器三线圈数学模型,推导出传感器磁场计算公式,提出磁场均匀性评价系数K。对电感式磨粒传感器磁场进行仿真,分析了线圈内径、线圈宽度、线圈间距以及线圈匝数对传感器磁场分布的影响。通过极差分析和方差分析分别得到磁场均匀性最优线圈参数组合和线圈参数对磁场均匀性影响的显著性。实验结果表明:当线圈为最优参数时,传感器对70~200μm的磨粒有良好的监测能力,磨粒在不同径向的监测结果偏差小于5%,为传感器线圈的设计提供了参考。 展开更多
关键词 线圈参数 磁场均匀性 磨粒传感器 磁场分布规律
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正方形亥姆霍兹线圈的磁场 被引量：11
11
作者 郑珂 李光蕊 《安康学院学报》 2007年第3期79-81,共3页
将正方形载流线圈视为四段载流导线,采用分段计算然后叠加的方法,导出了正方形载流线圈中心轴线上磁场分布的一般表达式.在此基础上,以圆形亥姆霍兹线圈的理论为基础,计算了正方形亥姆霍兹线圈轴线上的磁感应强度,并分析了磁场的均匀性.
关键词 亥姆霍兹线圈 正方形载流线圈 磁感应强度 磁场均匀性
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胶囊内窥镜的无线能量传输系统优化设计 被引量：11
12
作者 贾智伟 颜国正 +1 位作者 石煜 朱柄全 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2011年第12期1060-1065,共6页
随着无线胶囊内窥镜的发展,无线能量传输技术越来越受到人们的关注。无线能量传输技术在应用过程受到尺寸、安全性等诸多因素的约束,如何在这些约束条件下设计安全、高效的无线能量传输系统是目前研究的重点。提出了磁场均匀度、频率稳... 随着无线胶囊内窥镜的发展,无线能量传输技术越来越受到人们的关注。无线能量传输技术在应用过程受到尺寸、安全性等诸多因素的约束,如何在这些约束条件下设计安全、高效的无线能量传输系统是目前研究的重点。提出了磁场均匀度、频率稳定度、三维线圈姿态稳定度和接收能量均匀度等指标来综合评价能量传输系统性能,设计并实现了测试平台来测量这些性能指标,为进一步对整个系统进行优化设计提供依据。采用上述方法对一套为胶囊内窥镜设计的无线能量传输系统进行了测量与评价,结果表明系统可在体积为Φ12 mm×14 mm的空间内提供不低于450 mW的能量,且满足稳定性和安全性要求,实验证明了该方法的可行性。 展开更多
关键词 无线能量传输系统 优化平台 磁场均匀度 频率稳定度 姿态稳定度 接收能量稳定度
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磁共振成像中的伪影(一):运动相关伪影 被引量：11
13
作者 张中伟 《影像诊断与介入放射学》 2018年第1期84-87,共4页
伪影是指获取的图像中不能如实反映实际解剖结构细节的像素或图像。图像的一般外观是基本的解剖结构可辨,但存在与该位置处的实际组织不对应的虚假信号。伪影有时难以从正常的解剖结构中辨别出来,尤其是当信号强度较低或难以重现时。MR... 伪影是指获取的图像中不能如实反映实际解剖结构细节的像素或图像。图像的一般外观是基本的解剖结构可辨,但存在与该位置处的实际组织不对应的虚假信号。伪影有时难以从正常的解剖结构中辨别出来,尤其是当信号强度较低或难以重现时。MRI信号强度取决于各种参数,如组织参数(质子密度,弛豫时间,水分子的扩散效应,水分子存在的化学环境,温度等)、成像仪参数(静磁场强度B0,磁场均匀性等)、序列类型和序列参数等。这种多参数成像是MRI的优点,但如果成像MR序列或硬件选择不当,可能会出现不希望的结果。因此与其他成像技术相比,MRI更易受到伪影的影响。有时图像中会同时出现几种不同类型的伪影,有些伪影可通过调整扫描参数消除,而有些伪影则难以避免。 展开更多
关键词 磁共振成像 伪影 参数成像 运动 解剖结构 信号强度 MR序列 磁场均匀性
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基于无线电能传输系统多线圈结构参数优化设计 被引量：11
14
作者 何祥瑞 荣灿灿 刘明海 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第S02期404-411,共8页
多线圈系统常用于实现均匀磁场分布,而线圈系统的尺寸优化则决定了磁场均匀程度,为此构建亥姆霍兹型多线圈系统产生磁场的数学模型以及相应的遗传算法,分析单特征点磁场均匀程度作为决策指标的劣势与多特征点作为决策指标的优势,对三线... 多线圈系统常用于实现均匀磁场分布,而线圈系统的尺寸优化则决定了磁场均匀程度,为此构建亥姆霍兹型多线圈系统产生磁场的数学模型以及相应的遗传算法,分析单特征点磁场均匀程度作为决策指标的劣势与多特征点作为决策指标的优势,对三线圈与四线圈系统进行几何结构优化,并对比两线圈系统的磁场分布规律,确定线圈个数对系统性能的影响。分析表明,优化后的四线圈亥姆霍兹系统产生了比较均匀的磁场。数值仿真与理论分析具有很好的一致性,该文结果对于无线电能传输技术的耦合机构优化设计及其相关应用具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 无线电能传输 多线圈系统 磁场均匀分布 决策指标 遗传算法
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产生匀强磁场的圆柱形线圈组设计方法 被引量：9
15
作者 胡朝晖 穆维维 +1 位作者 吴文峰 周斌权 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期454-461,共8页
在精密测量和航空航天领域,原子陀螺仪、原子磁强计等对线圈产生磁场的均匀度有很高的要求,而传统的亥姆霍兹线圈磁场均匀度较差,难以满足应用需求。为了设计产生高均匀度磁场的线圈组,基于线圈轴向磁场的泰勒展开式,提出了任意线圈数... 在精密测量和航空航天领域,原子陀螺仪、原子磁强计等对线圈产生磁场的均匀度有很高的要求,而传统的亥姆霍兹线圈磁场均匀度较差,难以满足应用需求。为了设计产生高均匀度磁场的线圈组,基于线圈轴向磁场的泰勒展开式,提出了任意线圈数的圆柱形线圈组参数的计算方法,并给出了9线圈以内的线圈参数,分析了磁场均匀度、线圈尺寸、线圈最大安匝比随线圈个数的变化趋势。结果表明随着线圈个数的增加,均匀区面积几乎线性增大,9线圈组磁场均匀度优于0.01%的区域面积约为亥姆霍兹线圈的30倍。在要求各个线圈由整数匝线圈组成且各匝线圈电流相同的情况下,提出了一种线圈安匝比取整的方法,并给出2~9线圈组的安匝比取整结果,计算结果表明相同线圈个数下设计的线圈组产生磁场的均匀度优于已有文献。以5线圈组为例,对实际线圈组制作工艺产生的误差进行了仿真分析,仿真结果表明,考虑误差的情况下,设计的尺寸和磁场也满足原子陀螺仪、原子磁强计等的实际要求。 展开更多
关键词 磁场线圈 线圈参数 线圈组设计 匀强磁场 磁场均匀度
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平行共轴三线圈磁场均匀性分析 被引量：8
16
作者 昝会萍 陈东立 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期41-44,共4页
对平行共轴三个圆形线圈形成的匀强磁场进行了研究 .通过数值计算 ,分析了平行共轴三线圈磁场的均匀性 .计算结果表明 ,平行共轴三线圈系统的磁场强度、磁场均匀性及分布范围明显优于亥姆霍兹线圈 。
关键词 平行共轴三线圈磁场 亥姆霍兹线圈 磁场均匀性 磁场强度 数值计算 圆形线圈
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霍尔效应法测量亥姆霍兹线圈空间磁场均匀区 被引量：10
17
作者 何冰心 王瑞东 孟凡茂 《沈阳师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2005年第4期358-360,共3页
分析了亥姆霍兹线圈空间磁场的分布,采用霍尔效应法探测亥姆霍兹线圈空间磁场,得到空间磁场均匀区的大小、形状及范围.
关键词 亥姆霍兹线圈 磁场均匀性 霍尔效应
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叠堆式超磁致伸缩致动器磁场分布建模及分析 被引量：9
18
作者 何忠波 荣策 +2 位作者 李冬伟 薛光明 郑佳伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2347-2358,共12页
为提高超磁致伸缩致动器(GMA)偏置磁场的均匀度,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),建立了SGMA的磁场分布模型,并对模型进行分析研究。首先,通过分析传统GMA偏磁施加方式的特点和不足,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式,设计了SGMA... 为提高超磁致伸缩致动器(GMA)偏置磁场的均匀度,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),建立了SGMA的磁场分布模型,并对模型进行分析研究。首先,通过分析传统GMA偏磁施加方式的特点和不足,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式,设计了SGMA;然后,将磁路模型和毕奥-萨伐尔定律相结合,建立了能够准确描述SGMA磁场特点的磁场分布模型;接着,利用所建立磁场分布模型分析了不同参数对SGMA磁场分布特征的影响,提出了SGMA结构设计方法;最后,通过实验完成了模型验证。结果表明:采用本文建立的模型描述SGMA磁场分布时,最大相对误差低于4%;在预测SGMA的输出位移时,最大相对误差低于5%。该模型有助于准确刻画SGMA的工作状态,提高SGMA的系统精度,并为SGMA结构设计提供参考依据。 展开更多
关键词 叠堆式超磁致伸缩致动器 磁场均匀性 磁场分布模型 模型分析 结构设计
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脉冲磁场发生器中用Braunbeck线圈的分析 被引量：6
19
作者 蒋春 米彦 +3 位作者 姚陈果 李成祥 周龙翔 何彦谆 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1150-1156,共7页
研制一台用于肿瘤治疗的脉冲磁场发生器的关键单元是磁场线圈的设计和研制。为设计一种均匀区域更大、均匀度更高、工作更稳定的磁场线圈,在总结课题组前期工作的基础上,提出用一种4线圈系统的Braunbeck线圈替代传统的Helmholtz线圈。并... 研制一台用于肿瘤治疗的脉冲磁场发生器的关键单元是磁场线圈的设计和研制。为设计一种均匀区域更大、均匀度更高、工作更稳定的磁场线圈,在总结课题组前期工作的基础上,提出用一种4线圈系统的Braunbeck线圈替代传统的Helmholtz线圈。并对Braunbeck线圈的几何参数和中心磁场进行了理论计算、用COMSOL Multiphysics有限元软件进行内部磁场分布仿真以及研制出实物并对其性能进行了实测,结果显示该Braunbeck线圈工作性能稳定,磁场均匀度>95%的区域达到了在线圈径向-0.18～0.18m、轴向-0.17～0.17m之间,较课题组前期设计的Helmholtz线圈有了较大改进,为后续医学实验奠定了基础。 展开更多
关键词 脉冲磁场发生器 磁场线圈 Braunbeck线圈 磁场均匀度 磁场均匀区域 有限元仿真
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磁场均匀度对MR图像质量的影响 被引量：8
20
作者 张西亚 《生物医学工程与临床》 CAS 2008年第3期245-248,共4页
影响核磁共振(MR)图像质量最基本的部分为磁体,在评价核磁共振扫描仪的众多参数中,主磁场的均匀性是最基本也是最重要的一个衡量指标,该文阐述磁场均匀性对核磁共振成像质量的影响和磁场均匀度测量方法。
关键词 磁场均匀性 图像质量 核磁共振
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