[发明专利]长方形亥姆霍兹线圈的设计方法

摘要

本发明公开一种长方形亥姆霍兹线圈的设计方法，通过计算出两个长方形载流线圈在空间任意一点P处的磁感应强度的表达式的基础上，将P点取在两个长方形载流线圈中心点连线的轴线上，计算轴线上的磁感应强度，使得轴线上的磁感应强度在一定范围内为一常数，只要满足这一条件，就可在XOY面内获得一定范围内的匀强磁场区域。其目的在于设计长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸，包括长方形载流线圈的长2l1、长方形载流线圈的宽2l2和两个长方形载流线圈的距离2a。长方形亥姆霍兹线圈的设计拓宽了亥姆霍兹线圈的应用领域。

主权项

1.一种长方形亥姆霍兹线圈的设计方法，其特征在于，获得两个长方形载流线圈在空间任意一点P处的磁感应强度的表达式，将P点取在两个所述长方形载流线圈的中心点连线的轴线上，计算轴线上的磁感应强度，并使得轴线上的磁感应强度在预设范围内为一常数，从而在XOY面内获得所述预设范围内的匀强磁场区域；确定长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸，所述长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸包括所述长方形载流线圈的长2l₁、所述长方形载流线圈的宽2l₂和两个所述长方形载流线圈的垂直距离2a，l₁为所述长方形载流线圈的长的0.5倍，l₂为所述长方形载流线圈的宽的0.5倍，a为两个所述长方形载流线圈距离的0.5倍；具体实施步骤如下：步骤S1：给定l₁、l₂和初始a'中的任意两个值，其中，l₁＞a'，l₂＞a'；步骤S2：代入如下表达式：求得l₁、l₂和初始a'中一个未知的参数的值；步骤S3：将求得l₁的值，给定l₂的值和初始的a'的值代入如下表达式：求得优化参数z₂的值，其中，z₂是表达式的解；步骤S4：通过如下表达式确定两个所述长方形载流线圈的垂直距离，其中，k是微调参数；步骤S5：确定所述长方形载流线圈的长2l₁、所述长方形载流线圈的宽2l₂和两个所述长方形载流线圈的距离2a，从而确定出所述长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸。