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3种技术,助高频亥姆霍兹线圈产生强磁场

3 种技术,助高频亥姆霍兹线圈产生强磁场
诸如磁场感应、校准和科学实验的许多应用都经常用高频亥姆霍兹线圈
来产生均匀但随时间变化的高频磁场。

产生这样的磁场需要用到高频亥姆霍
兹线圈驱动器。

因为磁场密度正比于电流,所以为了产生大的磁场,需要产
生大的电流。

然而,在高频情况下线圈阻抗也变成高阻抗了。

对于一个给定的驱动器电压幅度,线圈电流反比于线圈阻抗。

因此影响磁
场的两个相反因素是电流和频率。

实现高频磁场是很困难的。

本文讨论了三
种帮助高频亥姆霍兹线圈产生强磁场的技术。

高频亥姆霍兹线圈基础
亥姆霍兹线圈是因德国物理学家Hermann von Helmholtz 而命名的,由两个完全相同且并行放置的电磁线圈组成,这两个线圈中心在同一轴线上,就像
镜像一样,如图1 所示。

当电流以相同方向经过这两个高频亥姆霍兹线圈
时,就会在线圈内的三维空间内产生一个高度均匀的磁场。

这些亥姆霍兹线
圈经常用于抵消背景(地球)磁场、测量和校准,以及电子设备敏感性测试中
的磁场。

图1:单轴高频亥姆霍兹线圈由一对半径为R、间距等于R 的两个线圈组成。

亥姆霍兹线圈的设计和制造
高频亥姆霍兹线圈是由两个线圈搭建而成的。

因为两个磁性线圈设计成完
全相同,因此当线圈半径等于间隔距离时就能产生均匀的磁场。

这两个线圈
以串联的方式连接在一起,因此给它们馈送的电流相同,从而产生两个相同
的磁场。

这两个磁场叠加在一起就会在两个并行线圈中心的圆柱形空间中产。

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