电磁场的仿真分析是研究抽象的,肉眼不可见的电磁场最为可靠的方法之一。电磁学在整个物理学领域中占有着重要地位。它是研究电荷、电流产生电场、磁场的规律,电场和磁场的相互联系,电磁场对电荷、电流的作用,以及电磁场对物质的各种效应等。本文介绍了金属探测器的发展和应用,电磁场及电磁场仿真的演变过程,对国内外的研究现状以及电磁场的应用加以阐述。通过对圆形、矩形线圈的磁场特性的分析,推导出当金属球进入检测区域后电磁场的变化。本文以输送式金属探测器的平衡线圈为依托,利用COMSOL MULTIPHYSICS软件对平衡线圈产生的电磁场加以分析研究。在工业生产过程中,金属探测器周边的其他金属生产设备以及传输皮带自身的钢筋等外界因素均会对检测造成一定的影响。重复多次试验虽然可以降低干扰,但这样会影响生产效率,本文提供一种较为快捷有效的有限元建模方式,大大缩短研发周期。本文采用COMSOL MULTIPHYSICS仿真软件中的AC/DC模块对多匝线圈中互感进行二维轴对称仿真建模,仿真结果与计算结果的误差在1%之内,验证了用该软件进行电磁场仿真的可行性。通过推导感应电动势,找出输出电流的幅值与金属材质、金属大小和金属所处的相对位置等参数之间的关系。首先,构建平衡式差动线圈的几何模型和二维轴对称有限元模型并进行仿真,计算出磁场强度和电流幅值,对其产生的磁场和输出电流幅值进行分析。将仿真得出的多组电流幅值导入MATLAB中,利用COMSOL MULTIPHYSICS和MATLAB可以无缝连接及MATLAB强大的计算能力处理仿真数据。结果显示,铁质金属球表面的磁场强度强于铜质金属球;处于检测区域中间的金属球电流幅值最小,靠近线圈增大;体积越大的金属球,电流幅值越大。然后,通过实际实验测量不同半径的金属球在不同位置的电流幅值。最后对接收线圈输出电流幅值的仿真结果与实验实际的测量结果进行验证,结果表明二者有很好的一致性。研究结果为金属探测器的设计提供了一些理论依据,具有一定的使用价值。