[發(fā)明專利]感應(yīng)電壓疊加器次級電流測量系統(tǒng)及其標(biāo)定裝置與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510815019.6
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105334371A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏浩;孫鳳舉;姜曉峰;梁天學(xué);叢培天;邱愛慈
• 申請（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R35/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 楊亞婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種測量感應(yīng)電壓疊加器次級電流角向分布的B-dot陣列及標(biāo)定方法，在感應(yīng)電壓疊加器、真空磁絕緣傳輸線等脈沖功率裝置中具有重要應(yīng)用。

背景技術(shù)

磁絕緣感應(yīng)電壓疊加器(Magneticallyinductionvoltageadders,MIVA)是一種強(qiáng)流脈沖功率加速器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生電壓幾MV～幾十MV，電流幾十kA～數(shù)百kA的高功率電脈沖，在γ射線輻射效應(yīng)模擬、材料動力學(xué)實(shí)驗(yàn)、高功率微波等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。MIVA由多級兆伏級感應(yīng)腔串聯(lián)組成，每級感應(yīng)腔可視為變比為1：1的脈沖變壓器。基于電磁感應(yīng)原理，饋入各級感應(yīng)腔的脈沖電壓在同一個(gè)次級上感應(yīng)疊加。通常情況下，電脈沖是在感應(yīng)腔初級單端口或幾端口饋入，這種饋入方式?jīng)Q定了感應(yīng)腔初、次級電流在不同角向位置存在空間分布差異，即角向非均勻分布。對MIVA初、次級電流空間角向分布的測量，是研究感應(yīng)腔工作特性、評估MIVA次級磁絕緣行為和功率傳輸特性的重要手段。但是，MIVA次級磁絕緣傳輸線極強(qiáng)的空間電子干擾及復(fù)雜的電磁環(huán)境，給次級電流角向分布測量帶來了極大挑戰(zhàn)。

B-dot電流探頭由于響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、對被測對象影響小等優(yōu)點(diǎn)在真空磁絕緣傳輸線、直線感應(yīng)加速器等方面廣泛應(yīng)用。多個(gè)B-dot組成電流探頭陣列，可以測量脈沖電流的空間分布。美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室RITS(RadiographicIntegratedTestStand)裝置采用36個(gè)B-dot監(jiān)測次級內(nèi)筒、外筒電流角向分布，36個(gè)B-dot探頭安裝在功率傳輸方向3個(gè)不同的軸向位置，每個(gè)軸向位置內(nèi)、外筒各均勻布置6個(gè)B-dot。這36個(gè)B-dot組成的探頭陣列，可測量RITS裝置次級磁絕緣傳輸線陰、陽極電流角向分布，在RITS功率傳輸研究中發(fā)揮了重要作用。但RITS-6裝置所用B-dot陣列的設(shè)計(jì)及標(biāo)定方法在公開文獻(xiàn)中未見報(bào)道。

當(dāng)多個(gè)B-dot探頭組成陣列用于測量脈沖電流角向分布時(shí)，要求各探頭靈敏度和頻響特性一致，探頭之間靈敏度差異應(yīng)遠(yuǎn)低于被測電流角向分布的差異。但目前的B-dot探頭的磁感應(yīng)線圈通常采用漆包線或鋼芯電纜纏繞成小圓環(huán)，多個(gè)B-dot磁感應(yīng)線圈的一致性難以保證，致使B-dot靈敏度差異較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種多個(gè)PCB式B-dot組成的電流探頭陣列，用于測量感應(yīng)電壓疊加器次級電流角向分布，并給出了探頭陣列的標(biāo)定方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

一種感應(yīng)電壓疊加器次級電流空間分布測量系統(tǒng)，所述感應(yīng)電壓疊加器包括中心內(nèi)筒4、接地端外筒2及各級兆伏級感應(yīng)腔1，在各級兆伏級感應(yīng)腔1的出口處設(shè)置有過渡段外筒5，所述接地端外筒2、各級兆伏級感應(yīng)腔1及各級兆伏級感應(yīng)腔所對應(yīng)的過渡段外筒5均設(shè)置在中心內(nèi)筒4的外側(cè)，且沿中心外筒的始端至末端依次串接，

所述感應(yīng)電壓疊加器次級電流空間分布測量系統(tǒng)包括多個(gè)B-dot電流探頭陣列，其特殊之處在于：

每個(gè)B-dot電流探頭陣列3均分為兩個(gè)小組分別設(shè)置于過渡段外筒5和對應(yīng)的中心內(nèi)筒4上，且過渡段外筒5與中心內(nèi)筒4的B-dot電流探頭安裝位置一一對應(yīng)。

上述每個(gè)B-dot電流探頭包括至少一個(gè)磁感應(yīng)線圈、電纜連接器及支撐固定裝置，所述磁感應(yīng)線圈用于探測磁通密度的變化，所述磁感應(yīng)線圈在電路板上沿同一方向順時(shí)針或逆時(shí)針布線，形成PCB式磁感應(yīng)線圈31；所述電纜連接器用于測量信號的引出；所述支撐固定裝置用于PCB式磁感應(yīng)線圈和/或電纜連接器的支撐固定。

上述PCB式磁感應(yīng)線圈31的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)磁感應(yīng)線圈同向串聯(lián)使用；

或所述PCB式磁感應(yīng)線圈31的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)磁感應(yīng)線圈反向并聯(lián)使用。

上述PCB式磁感應(yīng)線圈31為雙層板，磁感應(yīng)線圈在印制板上采用頂層、底層雙層布線，兩層線圈之間通過金屬過渡孔35導(dǎo)通。

上述PCB式磁感應(yīng)線圈31上的線圈頂層布線32始于印制板正面的中心，由印制板頂層的中心向頂端方向順時(shí)針由外而內(nèi)布線，頂層布線結(jié)束后，頂層布線的終點(diǎn)通過金屬過渡孔35在下層按照順時(shí)針方向布線，線圈下層布線33終止于印制板反面的接地區(qū)34。

上述的感應(yīng)電壓疊加器次級電流空間分布測量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置，其特殊之處在于：

在感應(yīng)電壓疊加器的結(jié)構(gòu)上，移除各級兆伏級感應(yīng)腔1，在各級兆伏級感應(yīng)腔1對應(yīng)的位置設(shè)置標(biāo)定外筒6，標(biāo)定外筒6與過渡段外筒5連接，標(biāo)定外筒6直徑與過渡段外筒5直徑相同，標(biāo)定外筒6與過渡段外筒5共同組成標(biāo)定裝置外筒。