[發(fā)明專利]一種二極電磁鐵磁場參數計算值的檢驗裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112782618B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 陳文軍;楊靜;楊文杰;韓少斐;李亞如;柴一亮;王少明;袁建東;孫國珍;張旭東;閆立松
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/10;G01R33/07;G01R33/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

本發(fā)明公開了一種二極電磁鐵磁場參數計算值的檢驗裝置及方法，其中，霍爾測頭運動系統(tǒng)用于建立理論坐標系，霍爾測頭跟蹤系統(tǒng)用于建立實際坐標系，由于反射靶球與霍爾傳感器都固定于測頭基體上，且兩者霍爾傳感器的幾何中心位于反射靶球的球心的鉛垂線，因此，無論是在理論坐標系還是實際坐標系中，反射靶球與霍爾傳感器的Y軸和Z軸上的坐標值都相等，僅在Z軸上存在高度差值H的差異。因此，當霍爾傳感器在待測二極電磁鐵的磁鐵氣隙中運動時，霍爾傳感器的坐標值可以在實際坐標系Frame2中被霍爾測頭跟蹤系統(tǒng)測定，由此判斷霍爾傳感器的理論軌跡與實測軌跡之間的誤差，并根據誤差允許范圍對二極電磁鐵磁場參數計算值進行校對。

技術領域

本發(fā)明涉及一種二極電磁鐵磁場參數計算值的檢驗裝置及方法。

背景技術

在對粒子加速器的設計運行中，約束粒子傳輸路徑主要是通過設計二極電磁鐵的磁場來實現，粒子加速器內二極電磁鐵的磁場設計所選擇的偏轉的磁場參數全部都是理想狀態(tài)的計算值。然而，在二極電磁鐵的實際加工制造中難免會存在系統(tǒng)誤差，如鐵芯的加工誤差、線圈的繞制誤差或組合磁鐵的裝配誤差等，而這些誤差則會引起二極電磁鐵實際的磁場參數和幾何特性等與設計值不同。

在二極電磁鐵的磁場參數設計過程中，一般將裝有用于測量磁場的霍爾傳感器的探測器稱為霍爾測頭，現有的霍爾測頭在磁鐵氣隙中的運動軌跡也是通過二極電磁鐵的設計參數計算得到的，鮮有測量霍爾測頭實際的運動軌跡的報道，因而無法判斷二極電磁鐵的設計參數與真實的磁場參數的差異。然而，在外部因素的影響下，根據理論計算設計的霍爾測頭運動軌跡和霍爾測頭的實際運動軌跡不相符的情況時常發(fā)生。二極電磁鐵的磁場真實參數與計算參數的差異，將會直接影響霍爾測頭在磁鐵氣隙中的運動軌跡的精準度，也會引起磁場中心的偏移或者粒子的偏轉角度的變化，引起粒子束流中心軌道的偏移或者發(fā)射角度的增大，進而將會直接降低了粒子在粒子加速器內運行軌跡的精準性。因此，有必要通過霍爾測頭在磁鐵氣隙中的運動軌跡的實測值對二極電磁鐵的磁場參數計算值進行校正。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種二極電磁鐵磁場參數計算值的檢驗裝置及方法，通過對現有的霍爾測頭在磁鐵氣隙中的運動軌跡的測量，用以解決二極電磁鐵的磁場參數的理論設計值與真實值之間存在的誤差來進行校正的問題。

本發(fā)明提供一種二極電磁鐵磁場參數計算值的檢驗裝置，包括：霍爾測頭，內置有霍爾傳感器；霍爾測頭運動系統(tǒng)，包括三維直角坐標機構、驅動機構和運動控制器，所述三維直角坐標機構構成了由X軸、Y軸和Z軸組成的理論坐標系Frame1，所述三維直角坐標機構與所述霍爾測頭對接；所述驅動機構通過控制所述三維直角坐標機構實現所述霍爾測頭三維空間的運動；所述運動控制器與所述驅動機構通過信號線相連接；所述運動控制器與所述霍爾傳感器通過信號線連接；霍爾測頭跟蹤系統(tǒng)，包括空間分析器、激光跟蹤儀和反射靶球，所述反射靶球設置于所述霍爾測頭內，且所述霍爾傳感器的幾何中心與所述反射靶球的球心位于同一鉛垂線上；所述激光跟蹤儀與所述反射靶球處于能實時跟蹤的范圍內；所述空間分析器與所述激光跟蹤儀電連接；其中，所述霍爾測頭設置于待測二極電磁鐵的氣隙內；所述運動控制器為所述霍爾傳感器提供電流信號，且所述運動控制器通過所述驅動機構控制所述霍爾傳感器在待測二極電磁鐵的氣隙中的位置與速度；所述霍爾測頭跟蹤系統(tǒng)通過跟蹤所述反射靶球建立能標記所述霍爾測頭的實際坐標系Frame2。

優(yōu)選地，還包括用戶計算機，所述運動控制器與所述空間分析器均與用戶計算機相連接。

優(yōu)選地，所述霍爾測頭運動系統(tǒng)還包括基座，所述三維直角坐標機構包括橫坐標桿、縱坐標桿和探桿，所述橫坐標桿水平設置于基座上，且所述橫坐標桿可在基座上沿著直線左右滑動；所述縱坐標桿垂直設置于所述橫坐標桿上，且所述縱坐標桿能在所述橫坐標桿上沿著直線前后滑動；所述探桿水平設置于所述縱坐標桿上，且所述探桿能在所述縱坐標桿上沿著直線上下滑動；所述橫坐標桿、所述縱坐標桿和所述探桿之間相互垂直，共同構成了由X軸、Y軸和Z軸組成的理論坐標系Frame1。