一种脉冲双线磁轴测量方法技术

本发明专利技术公开了一种脉冲双线磁轴测量方法，包括两根信号测试线，一根为本底线、一根为信号线，信号线穿过螺线管线圈，本底线设置在螺线管外，本底线与信号线平行设置；本底线与信号线的一端上同步施加脉冲电流，通过线圈后测得信号值，用在信号线上测得的信号值减去在本底线上测得的信号值，得到实际需求的信号值。本发明专利技术与现有的单线测量方法相比提出是为了解决环境本底波动对测量引入的误差，即引入本底测量线来实时测量环境本底，测量时，线圈励磁，总信号线上信号减去本底线上信号即可得到磁轴偏差产生的信号；使用双线后，即使环境磁场有波动，测量过程也不受影响，而且测量受气流、地面震动等因素的影响大大减弱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及螺线管线圈的磁轴测量
，特别是涉及一种脉冲双线磁轴测量 方法。
技术介绍
螺线管线圈是构建直线感应加速器束流传输线的基石，其性能的好坏直接关系到 束流传输的质量以及最终获得的束流品质，但是由于加工中的误差线圈的磁轴与几何轴往 往有一定的偏差，这种偏差可以分为两种形式：磁轴倾斜（如图1所示）和磁轴偏轴（如图 2所示）；偏差的大小可以用脉冲紧线法来测量，脉冲紧线磁轴测量技术原理如图3所示。 首先用激光跟踪仪将金属丝定位于线圈几何轴，线圈加载励磁电流，如果几何轴 与磁轴有偏差，那么线圈几何轴上就会有横向场分布，测量时给金属丝通以脉冲电流，那么 金属丝就会受到洛伦兹力产生振动，该振动信号通过靠近线圈的一对光电探测器转换为电 信号，经过信号处理电路传入示波器。金属丝的振动幅值正比于横向场积分值，根据公式计 算就可以得出磁轴倾斜值。 测量中环境本底信号幅值一般是实际有用信号的数倍，而对于实际测量一般分为 两步：第一步是对线圈不励磁，多次测量本底信号取平均得到平均本底信号；第二步为对 线圈励磁，得到总信号，将两步得到的信号进行差分后得到横向磁场产生的信号。 但是，因为测量的两步是分开进行的，使得环境信号的波动会对测量引入不确定 度，导致测量基线的波动。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服在测量过程中环境波动引入的误差，因此在测量中引入 了本底测量线，实时测量环境本底信号。 综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是： -种脉冲双线磁轴测量方法，包括两根信号测试线，一根为本底线、一根为信号 线，信号线穿过螺线管线圈，本底线设置在螺线管外，本底线与信号线平行设置； 本底线与信号线的一端上同步施加脉冲电流，通过线圈后测得信号值，用在信号 线上测得的信号值减去在本底线上测得的信号值，得到实际需求的信号值。 在上述技术方案中，施加在本底线与信号线上的电流强度、电流方向均要一致。 在上述技术方案中，分别用在本底线与信号线上的光电探测器与信号处理电路的 相应必须一致。 在上述技术方案中，本底线与信号线的拉伸张力大小一致。 在上述技术方案中，螺线管位于信号线的中心位置，且在螺线管两个端口上信号 线位于螺线管的几何轴上。 在上述技术方案中，本底线与信号线并联设置，一端接电流的输入，一端接地。 在上述技术方案中，信号线与本底线为两根金属导线，形成一个带缺口的矩形，在 矩形的四个角上设置有滑轮用于支撑金属导线；信号线的一端连接到地，信号线的另一端 连接砝码，本底线的一端接地，本底线的另一端连接张力计。 在上述技术方案中，本底线与信号线串联设置。 在上述技术方案中，信号线与本底线为同一根金属导线，金属导线对折后形成矩 形螺旋，在矩形的四个角上设置有滑轮用于支撑金属导线，信号线的端部连接砝码，本底线 的端部连接张力计。 在上述技术方案中，本底线无限接近但不接触螺线管。 本专利技术的有益效果为：与现有的单线测量方法相比本专利技术中的双线法的提出是为 了解决环境本底波动对测量引入的误差，即引入本底测量线来实时测量环境本底，一根置 于线圈内，一根置于线圈外，测量时，线圈励磁，总信号线上信号减去本底线上信号即可得 到磁轴偏差产生的信号；使用双线后，即使环境磁场有波动，测量过程也不受影响，而且测 量受气流、地面震动等因素的影响大大减弱。 本方案一改传统的测试模式，创新性的采用了双线法测量，减小了单线法中本底 信号不能实时测量而导致的基线波动，降低测量不确定度，提高测量系统的环境适用性及 精度；具有重大的技术意义。【附图说明】 本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中： 图1是磁轴倾斜示意图； 图2是磁轴偏轴示意图； 图3是单线测试结构示意图； 图4是本专利技术的原理示意图； 图5是双线的布局示意图； 图6是双线串联布局不意图； 图7是探测器选型布局示意图； 其中：1是信号线，2是本底线，3是螺线管，4是砝码，5是探测器，6是支架，7是滑 轮，8是张力计。【具体实施方式】 如图4所示，本专利技术的原理采用双线布局方式，与传统的单线相比，本专利技术在现有 基础上引入本底线的概念，将待测信号线穿过螺线管，本底线设置在螺线管外，两者平行设 置，在信号线与本底线上同步施加相同强度的电流，电流通过螺线管后对其进行测试，然后 用信号线上测得的值减去本底线上测得的值就能得到实际需要的信号值。 本专利技术采用的双线法测量不会受到环境因素的影响，可以一次性完成测试，且精 度可靠。 采用的双线法进行测量需要满足以下几个条件：两根信号线与本底线上电流大小 方向一致，两根信号线与本底线上张力大小一致，两根信号线与本底线上所用的探测器及 信号处理电路响应一致。 首先，因为同时存在磁因素本底和非磁因素本底，非磁因素本底导致的金属丝振 动方向同向，磁因素导致的振动方向与金属丝上加载电流方向有关，为了使得本底线能够 完全反映测量线上感受到的环境本底，两根金属丝加载电流需要等大同向。 两根金属丝上张力的一致：因为一般的滑轮并不能够无损的传递张力（通过实验 验证），所以一根金属丝上用砝码提供张力，一根金属丝用张力计通过微调来保证与砝码所 能提供张力大小相等（主要考虑到砝码加工误差）。 金属丝的长度由激光跟踪仪测量调整，而金属丝上的张力及电流一致性与布局有 关，由于环境本底的复杂性，两根金属丝上加载电流的方向需要保持一致。在理想电源供电 情况下，首先假设滑轮可以实现平滑过渡，不影响张力的传递，考虑到接触电阻，要保证两 根金属丝上加载电流一致最好是使用串联如图6所示，过渡线应该远离测量系统以减弱对 测量的影响。 因为在实际系统布局中，整个金属线长度为5m，而5m长合金丝的电阻大约为 50Q，这样的布局导致金属丝负载远大于现有脉冲电流源的负载范围（120Q)，所以在电流 保持同向的前提下，以目前电源的技术条件，串联的方案就不可行，只能考虑并联的方式。 并联的方式采用如图5的布局方式，信号线与本底线采用同一规格金属线，金属 线设置在滑轮上，滑轮的作用是用于支撑金属线，信号线与本底线均为一端固定，另一端分 别用砝码和张力计提供张力，通过张力计的微调可以保证与砝码提供的张力一致（这里主 要是考虑砝码技工误差）。 该并联方式，可以采用一根金属线，也可以才用两根金属线，只要保证信号线与本 底线的张力一致即可。 为了减小接触电阻，电源线与金属丝的接触点A、B、C都采用多点电接触。 为了保证探测器及信号处理电路的响应一致性需要对光电探测器及电子元器件 进行选型配对。首先确保信号处理电路响应的一致性，信号处理电路中的电阻元件均当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲双线磁轴测量方法，其特征在于包括两根信号测试线，一根为本底线、一根为信号线，信号线穿过螺线管线圈，本底线设置在螺线管外，本底线与信号线平行设置；本底线与信号线的一端上同步施加脉冲电流，通过线圈后测得信号值，用信号线上测得的信号值减去本底线上测得的信号值，得到实际需求的信号值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：代志勇，王科，杨治勇，谢宇彤，荆晓兵，李勤，王毅，马冰，廖树清，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51