核磁共振陀螺作为目前世界上体积最小的导航级陀螺, 已受到国内外的广泛重视。核磁共振陀螺通过检测磁场中原子核自旋进动频率的改变确定载体角速度, 其陀螺精度与磁场的均匀性、稳定性密切相关。导航级核磁共振陀螺需要飞特级磁场环境, 高效磁屏蔽一般仅能完成5~6个数量级的磁抑制, 还需进行主动磁补偿。该文从核磁共振陀螺磁场分布的理论分析出发, 通过数学计算和计算机仿真, 分析和研究了横向磁补偿系统的磁场分布, 并对横向磁补偿线圈进行了优化设计。设计的核磁共振陀螺横向磁补偿系统磁场均匀性较优化前提高约13倍, 满足了核磁共振陀螺的使用需求。该工作为核磁共振陀螺仪设计和制造提供了一定的理论依据和参考价值。

目前, 辐射场均匀性主要采用单点多次测试的方式来实现, 该方式将不可避免地引入因辐照信号自身时变特性带来的测量误差; 此外, 单点多次测试极大地增加了测试时间、测试效率低下。为解决这些问题, 本文设计了一种可实现一次多点测试、测试区域可自动调节的装置, 仿真表明: 该装置可满足500 mm×500 mm~1500 mm×1500 mm区域辐射场9点均匀性测试; 在此基础上, 在1000 mm×1000 mm测试区域, 针对1.35 GHz和2.88 GHz两个频点开展了实验验证, 实验表明: 设计的测试装置可满足辐射场均匀性9点自动测试要求, 大幅提高了测试效率和自动化程度。

利用柔性屏蔽材料不平整性使屏蔽腔内场环境易于满足各向同性、均匀分布、随机极化统计特征的特点，研究了三种不同柔性屏蔽材料搭建的模式搅拌混响室的可行性。在Z字形搅拌器的作用下通过测量得到低频场均匀性和高频归一化电场的概率密度函数，根据IEC 61000-4-21-2011标准和理想混响室模型验证了所搭建混响室的有效性。在此基础之上，通过实验测量分析了搅拌器转速、天线高度、天线位置对归一化电场概率密度函数(PDF)的影响，并利用所搭建混响室对加载开孔电大金属腔的电磁屏蔽效能进行了测试。研究结果表明利用柔性屏蔽材料搭建混响室具有较好的可行性。

为了研究真空系统中被加热的蓝宝石衬底应力的变化, 利用有限元分析方法, 借助 ANSYS Workbench软件仿真了温度场以及应力场, 对两种不同结构的加热器及加热工艺参数进行了分析。用多圈钨丝螺旋结构外加抛物面釜的加热器, 并改变工作电流, 将 200℃下温度差异由 41.13℃降低至2.33℃, 使厚度为2 mm、直径40 mm的蓝宝石衬底整个圆面内的应力差异由2.11 MPa减小为1.56 MPa, 应力差异减小了 26.1%。结果表明, 采用多圈钨丝螺旋结构外加抛物面釜可获得高均匀性的加热器温度场, 且当工作电流为 12 A时, 加热的蓝宝石衬底整个表面应力分布均匀。并采用蓝宝石衬底的应力检测结果进行了验证。研究结果对真空系统中被加热的其它材料如 GaAs、InGaAs、GaN、Si、石英玻璃等应力分析研究具有一定的借鉴意义。

中国散裂中子源快循环同步加速器引出系统快脉冲冲击磁铁, 由分组安装于三个真空箱内的8台磁铁组成。对冲击磁铁进行磁场仿真和结构设计, 并使用仿真软件进行优化。仿真结果表明: 磁铁中心场60%宽度内的磁场均匀性达到±0.7%, 满足物理设计要求。同时, 对两台磁铁间距大小与互感的关系进行模拟计算和分析。磁铁结构设计中, 针对原样机中出现的铁芯不能可靠固定问题, 进行修改和完善, 并且设计出了一种简单实用的多螺栓滑动支撑结构, 可使多台磁铁平稳推入真空箱内, 同时完成多台磁铁的准直和固定。

从理论上分析了混响室采用频率搅拌的可行性，仿真计算和试验测量了频率搅拌混响室内部电场的均匀性和统计特性，探索了在屏蔽效能测试中的应用。研究结果表明：频率搅拌方法能够得到空间统计均匀的电场分布，电场直角分量的模值服从瑞利分布，并且频率越高电场的均匀性和统计特性越好。在频率搅拌混响室内部测试得到开缝小尺寸屏蔽体在1~10 GHz频段的屏蔽效能约为15 dB，与机械搅拌混响室测试结果基本一致。

基于理论分析和数值模拟，建立了一种用于磁驱动压剪加载中产生纯剪切力的准静态磁场发生器，由4台0.5 mF/15 kV的储能电容器并联而成，通过15 kV/30 kA的半导体硅堆开关，向一对磁体线圈放电，进行模拟分析和实验测试。装置在充电9 kV时，在样品区域获得了上升时间1.34 ms的10 T准静态磁场。测试和分析结果表明在半径7 mm区域内磁场分布不均匀性小于2%，满足磁压剪实验要求。

以带有返波结构的混响室为基础, 研究了在复杂腔体内部返波结构的改变对场分布的影响效果。根据微波混沌理论分析了不规则腔内的场分布特征; 结合统计电磁学, 确立了在高功率微波短脉冲激励下的混响室中进行场均匀性和各向同性验证的指标; 对复杂腔体中返波体的大小、数量及分布范围等因素进行了研究。数值模拟结果显示：凸起结构的尺寸越大, 其对腔内电场的影响效果越为明显, 尤其是腔内电场分布的统计均匀性和各向同性结果, 都能得到很好的改善。同时凸起结构越多, 分布的范围越广, 腔内电场的统计均匀性和能流的统计均衡性就越好。