基于亥姆霍茲線圈的均勻磁場發生器設計分析及應用

王之魁，樊慶文，王德麾，鐘柳花，何成奇，高 強

基于亥姆霍茲線圈的均勻磁場發生器設計分析及應用

王之魁，樊慶文，王德麾，鐘柳花，何成奇，高 強

目的：根據亥姆霍茲線圈原理設計、制作大尺寸均勻磁場發生器，用于大鼠磁場輻射干預實驗，研究磁場對生物生理及病理機能的影響。方法：用計算機、功率放大器、亥姆霍茲線圈組成均勻磁場發生器，利用Matlab軟件編程，將產生的正弦波音頻信號傳送到功率放大器，驅動亥姆霍茲線圈產生均勻的磁場，利用有限元分析軟件ANSYS的電磁分析模塊對亥姆霍茲線圈產生的磁場進行有限元分析，并與實測結果進行對比。結果：實驗證明，均勻磁場發生器能在亥姆霍茲線圈15%的空間內產生誤差小于10%的均勻磁場，能夠滿足醫學實驗的要求。結論：該裝置結構簡單、成本低、控制精度高，具有重要的理論和實用價值。

電磁線圈；ANSYS有限元分析；磁場強度；均勻區

0 引言

隨著各類電子產品及設備在家庭和工作環境中的大量應用，人體暴露在50 Hz磁場環境中的概率越來越大，因此，研究電磁場對人體生理機能的潛在影響具有重要的意義，且已經成為醫學領域的研究熱點[1]。提供能夠產生磁場強度可控的大尺寸均勻磁場的實驗裝備是開展該項研究工作的重要前提。目前，能夠產生磁場的裝置主要有永磁鐵和通電線圈。其中，永磁鐵體積、質量較小，但其產生磁場的強度不均勻，磁場強度不可控，并且在使用過程中容易失磁，無法滿足醫學實驗要求；……