電磁場與無線技術的案例
交流電磁場檢測技術仿真分析
ACFM技術的研究是建立在分析待測試件表面感應電流及磁場分布上的，然而，感應電流和磁場分布難以直觀體現。此外，ACFM技術檢測過程中的影響因素眾多，需要分析不同影響因素對接收信號的影響規律，完全通過試驗手段設計優化ACFM傳感器并進行缺陷定量，增加耗材與時間成本。
通過多物理場仿真軟件建立ACFM模型，仿真模型將空間矢量磁場直觀展示在我們面前，加深我們對ACFM技術原理的掌握。模型建立完成后只需修改參數，即可快速準確地獲得各參數影響規律，為傳感器參數優化和缺陷定量分析提供便利。不光節省了材料與時間成本，還對研究路線具有重要的指導意義。此處提供一個多物理場仿真案例。
交流電磁仿真
1、模型建立
根據ACFM技術原理建立多物理場三維仿真模型。考慮ACFM傳感器密閉內部填充為空氣，待測試件周圍介質為水，而電磁信號在水與空氣衰減情況相似，為簡化模型設置空氣域，仿真模型如圖1所示。
圖1 ACFM仿真模型
圖1所示ACFM仿真模型主要包含繞組激勵線圈、激勵探頭磁軛、帶缺陷的試件、檢測線圈和空氣域等。
完成幾何模型建立后，對模型各部分進行材料屬性賦值和網格劃分。關鍵參數設置完成后，進行頻域計算。根據仿真模型計算結果提取裂紋區域的感應電流，結果如圖2所示。
圖2 電流密度分布
圖2可以看出磁軛附近的感應電流呈渦旋狀，磁軛中心部分電流沿y軸方向流動。試件上離缺陷較遠處電流分布均勻，缺陷處電流繞過缺陷間隙并在其兩端聚集，缺陷兩端電流偏轉方向相反。
2、特征值提取
裂紋缺陷引起感應電流發生偏轉，會導致磁場分布發生畸變，提取裂紋所在區域不同方向磁通密度，繪制磁通密度曲面圖，如圖3所示。
展開 電磁場的高效半解析傳播技術
在光場追跡法中，光在線性、均勻和各向同性介質中快速而精確的傳播是由諧波場的概念處理的。結果表明，任何電磁場都可以分解為一組諧波場[8,9]。在空間頻率域中，以特定角頻率ω0振蕩的單次諧波場定義為
二.均勻介質中的場追跡
最后，在第6節中，我們通過將光場分解成具有平滑線性相位項的子光場，將半解析SPW算子概念推廣到平滑相位的通用形狀。在目標平面上，所有傳播子光場被相干地相加，其中解析已知的平滑線性相位項以數值有效的方式使用第7節中介紹的逆拋物面分解技術（PDT）進行處理。數值結果證明了新的傳播方法的有效性和準確性。所有的模擬都是用光學軟件VirtualLab完成的。
在第四節中，我們描述了一個用于光場快速傳播的半解析SPW算子，它包含一個光滑的線性相位項。該方法基于線性相位項和橫向偏移量的解析處理。之后，我們將這兩種技術結合起來，得到了一個數值有效的半解析SPW算子，它能夠同時解析地處理線性和球形相位項。
首先，在第二節中我們給出一個問題的描述并引入數學符號。然后，在第3節中，我們考慮了一個球面相位項，Mansuripur[6]為此引入了一種嚴格的技術，稱為使用快速傅里葉變換（FFT）的擴展菲涅耳衍射積分。在本節中，通過應用Van der Avoort等人最初使用的數值合適的拋物線擬合技術改進了該概念。在另一種情況下[7]，詳細討論了擴展菲涅耳算子在數值上可行的參數空間。
展開 [VirtualLab] 電磁場的高效半解析傳播技術
之后，我們將這兩種技術結合起來，得到了一個數值有效的半解析SPW算子，它能夠同時解析地處理線性和球形相位項。
最后，在第6節中，我們通過將光場分解成具有平滑線性相位項的子光場，將半解析SPW算子概念推廣到平滑相位的通用形狀。在目標平面上，所有傳播子光場被相干地相加，其中解析已知的平滑線性相位項以數值有效的方式使用第7節中介紹的逆拋物面分解技術（PDT）進行處理。數值結果證明了新的傳播方法的有效性和準確性。所有的模擬都是用光學軟件VirtualLab完成的。
二.均勻介質中的場追跡
在光場追跡法中，光在線性、均勻和各向同性介質中快速而精確的傳播是由諧波場的概念處理的。結果表明，任何電磁場都可以分解為一組諧波場[8,9]。在空間頻率域中，以特定角頻率ω0振蕩的單次諧波場定義為
(1)
用位置向量和角頻率ω分別表示。請注意，下列理論是完全矢量的，因為在式（1）中，諧波場分量代表三個電場分量和三個磁場分量，由于計算效率高，常用的諧波傳播技術基于FFT算法[10]。一種嚴格的傳播技術是SPW算子[5]，其中各諧波場分量的復振幅在與傳播方向正交的平面邊界上，通過傅里葉變換（FT）分解成一組平面波
(2)
是初始平面邊界上的橫向位置向量，是對應的空間頻率矢量。用表示的平面波通過與傳播因子相乘，在距離z上傳播
(3)
表示折射率為n的均勻介質中的波數，c為光的真空速度。最后，利用逆傅里葉變換將所有平面波疊加，從而得到SPW傳播算子，
(4)
從物理角度來看，SPW算子對任何傳播距離z和任何空間頻率矢量k[5]都是有效的。然而，對于長的傳播距離，采樣公式（4）的數值工作量太大。對于非傍軸場，它包含高頻分量，數值工作量將變得更高。
展開 電磁場數值仿真技術及天線設計與應用
A:
對于初學者，因缺乏對電磁場及天線理論知識及天線仿真設計專業軟件技巧的掌握與深入理解，導致無從下手。而本次電磁場數值仿真技術及天線設計與應用實踐專題課程從初學者角度出發，貼合實際項目需求。一共4天（10個專題模塊）講授天線設計專業技術知識及配合專業軟件工具實操，另有11個專業案例帶你實操，讓你從天線設計小白到跟緊時代熱點能夠上場做計算分析的學術弄潮兒。
通過電磁場數值仿真技術及天線設計與應用培訓班我能學到什么？
電磁場的高效半解析傳播技術
之后，我們將這兩種技術結合起來，得到了一個數值有效的半解析SPW算子，它能夠同時解析地處理線性和球形相位項。
最后，在第6節中，我們通過將光場分解成具有平滑線性相位項的子光場，將半解析SPW算子概念推廣到平滑相位的通用形狀。在目標平面上，所有傳播子光場被相干地相加，其中解析已知的平滑線性相位項以數值有效的方式使用第7節中介紹的逆拋物面分解技術（PDT）進行處理。數值結果證明了新的傳播方法的有效性和準確性。所有的模擬都是用光學軟件VirtualLab完成的。
二.均勻介質中的場追跡
在光場追跡法中，光在線性、均勻和各向同性介質中快速而精確的傳播是由諧波場的概念處理的。結果表明，任何電磁場都可以分解為一組諧波場[8,9]。在空間頻率域中，以特定角頻率ω0振蕩的單次諧波場定義為
(1)
用位置向量
和角頻率ω分別表示。請注意，下列理論是完全矢量的，因為在式（1）中，諧波場分量代表三個電場分量和三個磁場分量，由于計算效率高，常用的諧波傳播技術基于FFT算法[10]。一種嚴格的傳播技術是SPW算子[5]，其中各諧波場分量的復振幅在與傳播方向正交的平面邊界上，通過傅里葉變換（FT）分解成一組平面波
(2)
是初始平面邊界上的橫向位置向量，是
對應的空間頻率矢量。用
表示的平面波通過與傳播因子相乘，在距離z上傳播
(3)
表示折射率為n的均勻介質中的波數，c為光的真空速度。最后，利用逆傅里葉變換將所有平面波疊加，從而得到SPW傳播算子，
(4)
從物理角度來看，SPW算子對任何傳播距離z和任何空間頻率矢量k[5]都是有效的。
展開 Altair低頻電磁場分析與應用技術研討會
Altair將于2018年10月28日下午在杭州蝶來望湖賓館舉辦Altair Flux低頻電磁場分析與應用技術研討會，本次研討會與第十八屆IEEE國際電磁場計算會議（CEFC2018）同期舉辦，為電機、電氣等行業技術領域的學者、專家及工程人員提供廣泛的交流平臺。
Altair Flux有著35年的創新和全球范圍內的設計優化應用經驗，是行業領先的電磁與熱仿真軟件。廣泛應用于旋轉電機、變壓器、感應加熱、傳感器、電纜、電磁兼容等。
Altair國內外電磁專家們將在本次會議上展示電機優化分析與設計、電機運動的計算方法及如何與Altair其他分析軟件耦合從而實現多物理場分析等議題，并邀請資深用戶分享如何使用Altair Flux對電氣設備進行高效地電磁優化設計。
我們誠摯邀請相關領域專家、工程師及師生們蒞臨參會，與Altair Flux軟件資深行業用戶、專家和高級應用工程師現場交流！
會議日程：
時間地點：
時間：10月28日 14:00-18:00 （13:20 簽到）
地點：杭州蝶來望湖賓館一樓錦繡廳（浙江省杭州市下城區環城西路2號）
所有參會者皆可獲得以下福利：
福利一：三個月的Altair Flux軟件試用
福利二：Flux軟件培訓資料包
福利三：互動抽獎及反饋禮品
本次研討會針對電磁行業用戶免費，為了便于會務相關安排， 請于10月26日前掃描下方二維碼報名。
展開 7/21 Ansys射頻芯片（RFIC）電磁場仿真技術介紹
射頻芯片（RFIC）因其工作頻率高、尺寸精細、結構復雜等特點，對其進行電磁場仿真和參數抽取長期以來都是芯片設計過程中的重要挑戰，射頻芯片設計師一直在追求能夠對大規模、高集成度的射頻芯片進行更高效更精準的電磁場仿真解決方案。Ansys最前沿的射頻芯片電磁場仿真技術可以使仿真無縫集成到芯片EDA設計流程中，綜合設計功能幫助設計師快速找到多種形式傳輸線、螺旋電感等無源結構的最佳設計，其獨有的電磁場求解引擎可以針對芯片特有的3D結構實現高達110GHz頻率的高效率高精度參數抽取，同時滿足最嚴苛的容量要求，從而幫助設計師在密集走線、電容器陣列和有源器件上對芯片整體的電磁場性能進行仿真，設計師也可以選擇使用業界標準的3D電磁場求解引擎HFSS對芯片的關鍵部分進行高精度仿真驗證。而且Ansys具有強大的Post-LVS RLCK抽取功能，可提供前所未有的容量，使設計師分析極其復雜的版圖，輕松獲得大型數字總線和敏感RF走線之間的復雜電磁分布和耦合結果，在Sign-off階段準確預測芯片內潛在的電磁干擾情況。
會議大綱：
1. RFIC的完整的電磁場仿真重要性
2. Ansys完整電磁場仿真解決方案-HELIC
3. HELIC內置四大平臺介紹與實例
4.
展開 電磁場分析書籍推薦--《Ansoft 工程電磁場有限元分析》
本書通過簡明扼要的電磁場理論、工程相關電磁參數計算方法介紹及大量的實例，詳細講述了如何利用Maxwell有限元軟件求解電氣工程、電子工程領域中的電磁場分析問題。
本書適合包括電子工程和電氣工程等電磁場應用領域的工程技術人員，大學物理學的授課教師及相關專業的本科生，電子工程和電氣工程專業的研究生與博士生閱讀參考。電磁應用領域的工程技術人員，可利用功能強大、方便易用的電場、靜磁場、渦流場、瞬態場分析模塊，分析電機、傳感器、變壓器、永磁設備、激勵器等電磁裝置的靜態、穩態、瞬態、正常工況和故障工況的特性。物理課教師和本科生，可結合電磁場理論的學習，利用Maxwell軟件提供的形象直觀的電力線分布或磁力線分布矢量圖與等位線云圖，加深對電磁場的理解。本書還可滿足電子工程、電氣工程專業的研究生與博士生從事畢業設計的需要。
Maxwell SV是Ansoft公司二維電磁場分析軟件Maxwell 2D中的最常用功能組合包，沒有節點和使用時間的限制，非常適合于二維電場、磁場的有限元分析。電氣工程師可以用該軟件來學習有關電磁部件基于電磁場的設計分析，包括電機、變壓器、電磁閥、激勵器等，下載網址為http://www.ansoft.com.cn/download.htm。
本書由中國科學院電工研究所的劉國強博士、趙凌志碩士和北京市科技情報所的蔣繼婭碩士共同執筆編寫。
最后，對ANSOFT公司對本書的大力支持表示衷心的感謝！
由于時間倉促，書中難免存在錯誤和疏漏之處，懇請讀者批評指正。
展開 軌道電磁炮技術的多場耦合仿真----電熱 結構 溫度耦合
軌道電磁炮技術的多場耦合及溫度仿真
作者：范文哲（fwz0703@163.com，公眾號：CAE_ANSYS)
電磁炮是利用電磁發射技術制成的一種先進動能殺傷武器。與傳統大炮將燃氣壓力作用于彈丸不同，電磁炮是利用電磁系統中電磁場產生的洛倫茲力來對金屬炮彈進行加速，使其達到打擊目標所需的動能，與傳統的化學推動的大炮相比，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。
2007年1月16日，美國海軍研究辦公室剪彩用一門90毫米口徑的試驗型電磁炮發射1發高速炮彈穿透了儀式彩帶。這發炮彈在炮口的初始動能達到7.4兆焦，初速度達每秒2146米；2008年，美國海軍測試的電磁炮樣炮的動能達到10.64兆焦，初速達到每秒2520米；2010年12月，美國海軍的電磁炮測試中，一門測試的電磁炮取得了33兆焦的最大動能，創下了已經公開的電磁炮的世界紀錄。
電磁炮的基本原理如圖所示，利用兩根通電平行金屬軌道產生的電磁力來推動無裝藥炮彈射擊.
炮彈的出口速度理論上最大可達到7馬赫，射程最遠超過400公里，目前多國海軍都在積極發展電磁軌道炮，電磁炮是用電磁系統中的電磁場所產生的洛倫茲力來推動炮彈發射。理論上，只要足夠的電力，足夠的線圈，足夠硬度和熔點的材料，電磁炮的威力就沒有極限。但是由于炮彈后面部分必須為導體，傳遞導軌兩側的電流，電流過大導致導軌發熱嚴重，兩次發射必須有足夠的時間間隔，以降溫和為電容充電，準備下一次的發射。
展開 如何使用HPC技術實現電磁場全波模型的瞬態仿真
當今的電子產品許多數字接口是共用的，在設計優化接口時，工程師需確保完整系統中的每個獨立接口可以實現與該接口單獨運行時相同的性能，因此設備對電磁抗擾要求越來越高。
現有物理方法可解決單獨接口的相互作用，但是目前最新的電子產品中通常包含許多不同的功能特性，因此幾乎不可能提前知道哪個功能特性有可能產生不利的相互作用。工程師們選擇使用仿真軟件可以在前期設計解決此類問題，有效避免了后期重新設計，延誤產品發布等事故發生。
如何確保電磁合規性標準
隨著無線通信信道（例如WiFi、藍牙等）的需求迅猛增加，供應商對數據傳輸速度以及封裝密度的要求日益提高，在這種條件下，需同時滿足電磁干擾/合規性標準（避免共存接口之間相互干擾）是非常有難度的。
在過去的設計中，通常是采用電磁仿真器提取單獨功能的S參數模型，以解決這些問題，這樣做的難度很高。這種方法的精確度有限，原因是S參數模型的激勵通常采用通用信號，因此全波仿真預測的電磁輻射可能與實際電路存在巨大偏差。
因此工程師通過采用基于ANSYS HFSS有限元模型電磁(EM)求解器的工作流程，建立相關結構模型并計算頻域中的EM場，從而解決了這個難題使其能充分結合全波頻域與電路仿真，進而在構建物理原型之前能夠滿足合規標準以及電磁共存的要求。
展開 2021 Altair 技術大會｜分會場嘉賓日程大放送：機電產品電磁場與系統仿真用戶大會
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（持續更新中）
Altair 技術大會報名開啟！
2021 Altair 技術大會（2021 ATC）將在8月12-13日在線上舉行。在會議同期，將舉辦Altair Flux/ Activate 專場用戶大會，與您共同探討電機、電磁機構等機電產品電磁場仿真與優化設計方面的新技術與應用等等。
作為業界知名的頂級技術盛會， Altair 技術大會是“以用戶為中心”的全球性技術大會，旨在與用戶分享最前沿的技術創新、最全面的解決方案、最聚焦的行業應用 。
展開 
場 與 勢 ----電磁場
場的勢·狹義相對論· 四維張量
我開始冒出這個念頭是上課聽老師講到洛侖茲規范。為什么用這個規范書上并沒有講，而是粗略地給出了與相對論原理有關。到底是何關系呢？我們學了近一個學期的電磁場，其實大部分時間是在學習如何用現成簡單的模型去解釋計算電磁場，以及和電磁場有關的各種器件的性質及運用的計算，而對電磁場的本質接觸的并不是很深。而我從中學開始就看過一些相對論的書，但是真正的理解卻談不上。所以我想去更深入地對其加以研究，以便對電磁場有一個更深的了解。下面就是這幾個星期以來我看書思考的一點點收獲。
洛侖茲條件：
在《電磁場與電磁波》的第八章天線中，為了求解激發的電磁波，需要解有源麥克斯韋方程：
求解的過程中要將E和H用位函數Φ和A替換：
得到兩個非齊次的亥姆霍茲方程：
當邊界趨于無窮遠時，這兩個方程的解即電磁場的位函數就是：
再通過位函數可以反求場量E和H。
而在用位函數進行替代的時候，考慮到A只規定了旋度，所以可有無窮多個取值，我們用洛侖茲條件對其加以限制：
場
我們看到位函數的定義顯然是兩個散度旋度分別為零的兩個量，通過這兩個量可以完全地決定電磁場這個場的的狀態。場到底是一種什么東西呢？那就先從它開始吧。從中學開始接觸電磁場，書本上說場是一種特殊的物質，物體可以通過它，不接觸就可以相互作用。場它看不見，摸不著，卻著實存在。結果我心中還是迷迷糊糊的，只是記住了書上說的那些概念和性質，而場還依然神奇。
通過我們這個學期的學習，我們知道在一個區域里每點都存在一確定的物理量，我們就可以說在這個區域里存在有某場量構成的場。這個場量可以是標量也可以是矢量。
展開 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真
COMSOLMultiphysics可以求解多場問題，完全開放的架構，任意獨立函數控制的求解參數，專業的計算模型庫，全面的第三方CAD導入功能，強大的網格剖分能力，大規模計算能力，豐富的后處理功能，專業的在線幫助文檔，多國語言操作界面，因此被應用于各個相關科研和產品研發領域
適合參加培訓學員對象：
（1）剛接觸comsol還未安裝軟件 （2） 用了一段時間但是基礎較差
（3.） 基礎的都會想解決自己的模型問題 （4）想系統性培訓學習comsol軟件
內容：
一，多物理場耦合仿真及COMSOL軟件介紹
二，COMSOL軟件基礎操作
三、低頻電磁場（ACDC）物理場技術詳解
四、實際案例模型操作
案例一、電磁探測（1）人體頭顱腫瘤MIT電磁探測（2）人體頭顱幾何畫法。（3）正向問題求解探討（4）發射角與接收角相位差計算。
展開 探秘電磁奧義 | CST電磁場仿真在智能汽車設計中的應用
為什么智能汽車行業比以往更需要需要電磁仿真？
智能汽車中的高級駕駛輔助系統利用攝像頭、激光雷達等各種技術來確保安全舒適的駕駛體驗，各類傳感器更是未來實現自動駕駛的基石。在這些技術中，雷達在探測和跟蹤物體方面發揮著至關重要的作用。
當集成到車輛中時，雷達的性能會受到車身及其附近其他部件的影響，包括保險杠、底盤和電纜等。保險杠的材料、形狀和厚度以及周圍的散射部件傳感器對雷達的性能影響很大。
在這種需求下，CST電磁和多物理場仿真是不可或缺的。在虛擬環境中驗證汽車雷達設計。研究各類傳感器集成到車輛中時的性能影響，在實際原型準備好之前模擬現實條件進行仿真分析，有助于在產品開發階段盡早納入設計變更并節省成本。
在下圖我們可以簡單對比仿真是如何為企業節約時間和成本的：
CST能做到什么？
對于智能汽車的天線和傳感器組件優化，達索CST（電磁和多物理場仿真軟件）工作室套裝，能夠對天線元件的輻射特性進行仿真，減少實驗室中的測試，可以輕松實現以下兩個方面的仿真：
1、在多層射頻板上設計饋電結構和輻射元件的布局。
2、建立匹配的天線罩，同時瀏覽復雜的綜合傳感器模型，其中包括射頻板、天線罩、封裝、數據連接器、外殼和其他組件。
CST 中的時域 – FIT 技術是一種功能強大且多功能的求解器，可以在單次運行中進行高精度模擬，因此可以非常有效地解決傳感器開發中的上述挑戰。
CST仿真驗證汽車保險杠對雷達的影響
因為雷達和其他傳感器常被安裝在汽車的保險杠中，傳感器和保險杠之間存在的干擾也是重點仿真對象。保險杠具有復雜的多層結構，以塑料、金屬構成的基礎層上噴涂有底漆。
展開 Comsol基于場路耦合的三相電力變壓器電磁場計算
結果展示
模擬變壓器額定工況運行時，以額定工況等效電路作為變壓器外部激勵，基于有限元理論，借助場路耦合法計算變壓器高低壓繞組電流和感應電壓，結果如下所示。
圖6. 磁場分布
圖7. 磁感線分布
圖8. 變壓器原邊繞組電壓波形
圖9. 變壓器原邊繞組電流波形
圖10. 變壓器副邊繞組電壓波形
圖11. 變壓器副邊繞組電流波形
編輯：電磁Fo
文案：RICHER
審核：趙佳樂
有需要Comsol基于場路耦合的三相電力變壓器電磁場計算模型的本碩博同學可與我們工作室聯系。
如有案例定制、推廣宣傳、培訓業務、項目咨詢和CAE技術人才招聘等合作需求，也可以聯系我們。
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