基于超导的重力梯度敏感线圈电磁特性分析

摘要

为了利用超导块体的完全抗磁性与敏感线圈的电感变化测量重力梯度,需要对敏感线圈的电磁特性进行分析。利用盘状超导敏感线圈产生磁场,首先分析单匝线圈在场点产生的磁感应强度,再通过叠加得到场点的总磁感应强度。选取设计参数对线圈外小间距范围内的磁感应强度进行计算可知,径向分量沿线圈径向保持稳定值,而轴向分量变化较大。质量块对总磁场产生影响,使线圈产生的径向分量加倍,而轴向分量相互抵消。通过磁回路设计使机座与线圈间的磁感应强度与磁场能量充分小,将质量块与线圈间的磁场能量作为总能量,并由此得到敏感线圈电感与产生磁场力的近似计算公式。仿真结果表明分析过程正确,在小间距范围内由近似公式计算的电磁特性参数与仿真结果相差不超过5%。