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关键词： 极低频电磁场   早期发育阶段   离体海马脑片   长时程增强   胞内钙库  

摘要： 现代社会中极低频电磁场（Extremely low frequency electromagnetic fields,ELF-EMFs）设备被广泛使用,因而众多学者致力于极低频电磁场生物效应的研究。长时程增强（Long-term Potentiation,LTP）作为突触可塑性的重要表现形式之一,是学习与记忆细胞水平的生物学基础。大量研究表明ELF-EMFs暴露会对人类的学习和记忆功能产生潜在的影响。以往的研究中,我们已经探究了不同参数的ELF-EMFs暴露对离体脑切片海马CA1区LTP的调控作用,包括磁场强度、磁场频率、波形模式（连续正弦、单频脉冲和节律脉冲）、作用时长、作用阶段以及突触可塑性的诱导方式等,实验结果表明极低频m T量级ELF-EMFs刺激对两周龄SD大鼠离体脑片海马CA1区LTP有抑制作用。同时,我们也发现一个有趣的现象,SD大鼠在早期发育阶段,其年龄越小对m T量级ELF-EMFs刺激越敏感。然而这需要进一步的实验来验证。 ELF-EMFs因其能够对早期发育阶段的学习和记忆功能产生影响而受到越来越多的关注与深入的研究。本文旨在探究ELF-EMFs对早期发育阶段不同年龄段SD大鼠海马CA1区LTP的调控规律及其内在机制。首先,结合电生理技术和电磁技术完成了15 Hz/2 m T ELF-EMFs刺激对早期发育阶段（8,15,22和29天）SD大鼠海马CA1区LTP影响的实验,结果表明ELF-EMFs对LTP的影响因年龄不同而产生差异性的抑制效果,年龄越小抑制效果越显著。其次,为探究ELF-EMFs影响LTP的内在机制,添加2-氨基乙氧基苯硼酸（2-Aminoethy diphenylborinate,2-APB）阻断胞内钙库上的钙离子通道——肌醇1,4,5三磷酸受体(inositol（1,4,5）-trisphosphate receptors,IPRs),发现ELF-EMFs对LTP的抑制效应消失,证明了ELF-EMFs对LTP的调控与胞内钙库钙通道相关联。同时检测到ELF-EMFs刺激后磷脂酶C（phospholipase C,PLC）活性的增加,验证了ELF-EMFs刺激可能通过作用于m Glu Rs/PLC/IPRs路径进而调控LTP的猜想。最后,为进一步揭示ELF-EMFs差异性调控不同年龄LTP的内在机理,通过调整胞外钙离子浓度(Extracellular Caconcentration,[Ca])干预胞内钙离子浓度(Intracellular CaConcentration,[Ca])水平,发现提高[Ca]使得ELF-EMFs对15天组SD鼠LTP的抑制作用消失,而降低[Ca]使得ELF-EMFs对29天组SD鼠LTP的抑制作用显现出来。这充分证明了ELF-EMFs可能通过不同程度地影响[Ca]水平进而对不同年龄SD大鼠的LTP产生差异性的调控作用。这些发现揭示了ELF-EMFs对早期发育阶段海马区突触可塑性的作用机制,为ELF-EMFs的合理应用与防护提供了新的思路。

关键词： 交流励磁变速抽水蓄能发电电动机   磁密   涡流密度   损耗   试验测试  

摘要： 我国提出了2030年“碳达峰”,2060年“碳中和”的战略目标,因此应大力发展清洁能源。由于变速抽水蓄能发电电动机具有较好的转速适应性、可以扩大水泵水轮机的运行范围、可以快速调节有功和无功功率以及良好的稳定运行能力等优点,承担着节能减排的责任。目前国内外对变速抽水蓄能发电电动机的研究已取得了一些进展,但对于变速抽水蓄能发电电动机端部的电磁场和损耗缺乏系统的研究,这就可能对变速抽水蓄能发电电动机的长期稳定运行埋下隐患。而且变速抽水蓄能发电电动机容量增大导致端部漏磁现象加剧,会引起电机局部过热甚至烧毁绝缘,影响电机安全稳定运行。本文以10MW交流励磁变速抽水蓄能发电电动机为例,对其端部电磁场和各结构件损耗分布进行了详细研究。首先,对变速抽水蓄能发电电动机电磁场进行了分析计算。建立了变速抽水蓄能发电电动机二维瞬态电磁场数学模型和物理模型,对发电机工况不同转速下损耗变化规律进行了研究。并通过试验验证了计算结果的准确性。建立了变速抽水蓄能发电电动机端部三维瞬态电磁场的数学模型和物理模型,采用双重收敛迭代确定了变速抽水蓄能发电电动机的励磁电流和功角,分析发电机工况不同转速下端部各构件的磁密、涡流密度以及损耗的变化规律。其次,确定了在发电机工况下亚同步转速460rpm时不同进相深度下变速抽水蓄能发电电动机的励磁电流与功角,计算了不同进相深度下变速抽水蓄能发电电动机端部三维电磁场,对不同进相深度下端部区定子压指、转子齿压板、定子压圈与转子护环的磁密以及定子压指与转子齿压板的涡流密度变化规律进行了研究,探究了端部各构件损耗的变化规律。最后,对变速抽水蓄能发电电动机发电机不同定子端部阶梯段铁芯倾斜角度、不同转子端部阶梯段铁芯倾斜角度与不同转子第一段铁芯厚度对磁密与损耗的影响进行了研究,探究了发电机工况下亚同步转速460rpm时不同端部铁芯结构下定子端部铁芯与端部构件磁密的变化规律,计算了不同端部铁芯结构下端部各构件损耗,研究了不同端部铁芯结构对端部各构件损耗的影响。建立了变速抽水蓄能发电电动机三维端部流体与传热耦合模型,并将温升试验工况下三维瞬态电磁场计算得到的损耗值作为热源,计算了端部各构件的温升,与实测值进行了对比,验证了本文计算方法的准确性。

关键词： 同步电动机   实心转子   起动   电磁场   温度场  

摘要： 实心磁极凸极同步电动机由于采用实心导电导磁磁极,该区域在电动机的起动阶段将会产生大量的涡流损耗,可能会导致电机发热严重,并对电动机的安全以及运行效率造成不利影响。为了进一步提升实心凸极同步电动机的分析、设计、运行与保护水平,很有必要准确分析其起动过程中的电磁与热学状态,为此本文以一台50k W的实心凸极同步电动机为算例,通过建立电磁场-温度场耦合分析模型,对其起动过程中磁极的磁场、涡流、损耗、发热分布与瞬变规律,进行了分析研究。首先,基于实心磁极凸极同步电动机的结构与材料参数,运用电磁场理论,建立其起动过程中的二维谐态电磁场和瞬态电磁场模型,用于分析研究其起动工况的磁极磁场、涡流、损耗的分布与瞬变规律。进而基于热传学理论,研究了磁极二维瞬态温度场的边值问题,确定了该电动机磁极区域不同位置的导热系数和散热系数。为分析实心凸极同步电动机起动过程中的电磁场和温度的瞬态规律奠定了理论基础。其次,运用上述电磁场模型,针对空载起动工况,对比分析了在不同时刻下的磁极磁场以及涡流损耗分布,并且获得了起动电流、电磁转矩以及转速变化规律。进而对比分析了在起动过程中施加不同机械负载情况下的电机磁场分布、涡流损耗等物理参数的瞬变规律;并研究了不同实心转子材料定义方式和不同电磁场有限元网格剖分阶数对起动工况下磁极区域电磁场、损耗分布结果、转速和电磁转矩以及计算效率的影响趋势。最后,对电磁场-电路耦合分析所得起动过程中磁极涡流损耗和励磁损耗进行拟合,将其表征为随时间变化的阶梯函数,并将其作为热源,加入到磁极二维瞬态温度场模型中,分析揭示了实心磁极凸极同步电动机起动过程中的温度分布和变化规律。

关键词： 水下交流电磁场检测   缺陷检测   抖动抑制   智能判定   仪器研发  

摘要： 首先,在交流电磁场检测(ACFM)技术的基础上,以水下金属结构裂纹类缺陷为主要研究对象,设计优化了水下ACFM探头模块和水下舱体模块;然后,对软件、电路、信号处理系统和相关的硬件进行了系统搭建,通过智能判定程序实现信号显示、提离抖动抑制和缺陷智能判定;最后,研发了一套水下ACFM便携式智能检测仪器。结果表明:该便携式检测仪器实现了以太网的数据传输,可以在50 m深的海水中正常工作,实现水下裂纹的智能报警和显示,提高了仪器的集成化水平与便携性,具有一定的工程实用价值。

关键词： 无功功率   有功功率   电感   电容   电路   电磁场   电机学  

摘要： 无功功率这一名称,没有反映概念本身的内涵,甚至歪曲了原文,也引起了术语之间的不自洽,是不恰当的。本文给这一概念取的新名称是“反行功率”,新名称克服了旧名称的所有缺点。

关键词： 运动带电粒子   回击模型   闪电电磁场   辐射特性  

摘要： 在雷电科学研究和雷电防护技术开发中,闪电通道电磁场辐射特性建模一直是人们关注的重点。人们常采用理想垂直通道进行建模,用各种解析和数值方法得到较为有效的结果,而研究带分支通道等精细通道结构的则较少,因而垂直模型得到的场可能和实际测得场有一定偏差。文中基于运动带电粒子(MCP)方程计算了雷电分支通道的回击电磁场,分别计算了辐射场、速度场与静电场分量以及总场。结果发现分支通道的存在导致了次峰值的出现,波形与观测点位置、回击速度、分叉点高度等参数有关,运动带电粒子速度矢量的改变正好契合这一特点,更能体现回击过程中的物理特性。相比于偶极子求解方法,该方法避免了回击电流的微分运算,是一种高效分析雷电通道辐射场的方法。

关键词： 电解铝   换极   铝水平   电磁场   规律分析  

摘要： 通过统计分析140台350 kA电解槽炉门口的铝水平,研究其随换极位置的变化规律,建立消除换极影响的修正模型,并以实际电解槽验证。研究方法为首先统计每轮换极单槽对应的铝水平中位数,然后统计更换不同位置阳极时的铝水平与该轮换极的铝水平中位数之差,以及更换相同位置阳极时不同电解槽的铝水平偏差中位数。分析结果表明,铝水平随着换极位置的变化呈现周期性变化:每一轮更换不同位置阳极时,铝水平偏差呈先增大后减小接着维持相同水平的趋势;进电端和出电端的铝水平偏差随换极位置呈现明显的反对称性。可将铝水平偏差四分位间距数(10 mm)作为相应的最大偏差参考值,修正铝水平。经验证,修正后铝水平波动变小,更有利于指导生产。

关键词： 电磁场效应   数值模拟   ANSYS  

摘要： 为了确定合理且通用的材料电磁场计算模型,研究基于以传输线理论为基础的双端口算法,采用ANSYS参数化设计语言(APDL)编程实现了ANSYS电磁场数值模拟几何模型创建、网格划分、边界条件加载、内部计算、数据输入与输出等全自动过程。从Z+轴空气缓冲区厚度、Z-轴空气缓冲区厚度、Z+轴完美匹配层(PML)厚度、Z-轴PML厚度对其合理性进行了分析,最终确定了合理且通用的材料电磁场效应计算模型。

关键词： 电动力学   电磁学   概念抽象   电磁场   关联性   从特殊到一般   学生学习积极性   理论性强  

摘要： 在我们的学习新事物过程中,通常都遵循由简入繁,从特殊到一般的规律,而电磁学和电动力学的关系正是如此。电磁学是电动力学的基础,属于特殊简单的情况,基于静场。而电动力学中电磁场更加复杂,对于实际问题更加具有一般性。其特点是理论性强、概念抽象的特点,从而造成教学单调,学生学习积极性差。

关键词： 电磁场   脉冲调制   频域测量   测量技术   电磁辐射  

摘要： 针对频域法测量脉冲调制辐射场受到分辨率带宽制约的现状,提出了基于均方根值检波进行测量和修正的方法。首先明确了测量原理,定义了均方根值检波下场强修正系数;接着对功率测量结果和场强修正系数进行理论建模,提出并采用功率因子进行表征,并给出了功率因子具体值,完成了场强修正系数的计算;然后讨论了分辨率带宽和驻留时间的优选方法,简化了修正方法且精确控制了偏差;最后开展了实验验证。实验数据表明,理论结果与测量结果偏差小于1.00 dB,测量方法准确可行,采用任意分辨率带宽均能准确获得峰值场强和平均值场强,不受测量仪器性能的限制。所提方法对确保装备电磁安全性提供了一定的支撑,对其他调制方式的脉冲辐射场的测量方法研究也有参考意义。