基于ANSYS對(duì)能量天平磁體系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、眾所周知，計(jì)量基本單位是科研發(fā)展的基石，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)計(jì)量基本單位的要求也日益提高。目前在七個(gè)國(guó)際單位基準(zhǔn)中只有質(zhì)量基準(zhǔn)仍使用實(shí)物基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)，質(zhì)量基準(zhǔn)量子化的研究迫在眉睫。在此情況下中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院張鐘華院士提出了“能量天平”（Joule Balance）方案，利用天平將砝碼的重力勢(shì)能與載流線圈在磁場(chǎng)中的勢(shì)能聯(lián)系起來(lái)。測(cè)量載流線圈在磁場(chǎng)中的勢(shì)能變化是通過(guò)對(duì)互感的精確測(cè)量實(shí)現(xiàn)的，因此互感的精確測(cè)量對(duì)于能量天平實(shí)驗(yàn)尤為重要，而磁

2、場(chǎng)形狀是影響互感測(cè)量精確性的重要因素。能量天平實(shí)驗(yàn)中可動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)方向是豎直方向，因此固定磁體系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在可動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)應(yīng)在豎直方向上保持勻強(qiáng)，并且在水平方向上保證均勻衰減。
　　本文首先分析了目前磁體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，使用有限元軟件對(duì)固定磁體系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行仿真，并研究了適用于當(dāng)前能量天平磁體系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)磁體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)形狀滿足能量天平實(shí)驗(yàn)的要求。
　　針對(duì)通電線圈內(nèi)部受到自身安