一種超導磁體磁場分布測量裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種超導磁體磁場分布測量裝置。其中，大齒輪的中心開孔，通過軸承安裝在工作臺上；第一支架固定在工作臺上，小齒輪的兩端分別通過軸承與工作臺和第一支架固定；第一手輪與小齒輪連接；導軌固定在大齒輪上，滑塊安裝在導軌上；第二支架固定在滑塊上；螺桿穿過驅動板與驅動板通過螺紋連接，螺桿垂直于工作臺，其兩端分別通過軸承與滑塊和第二支架固定；固定桿穿過大齒輪的中心開孔和工作臺，垂直于工作臺，其一端固定在驅動板上；高斯計安裝在固定桿的另一端；通過轉動第一手輪和移動滑塊，能使固定桿的移動軌跡遍歷大齒輪的中心開孔。本發明能夠測量超導磁體內部所有位置的磁場，并能對測量的磁場位置進行高精度控制。
【專利說明】一種超導磁體磁場分布測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于磁場測量【技術領域】，更具體地，涉及一種超導磁體磁場分布測量裝置。
【背景技術】
[0002]進入21世紀后，受控熱核聚變的研究和發展與世界能源危機緊密相連，而受控熱核聚變的輔助加熱手段主要是電子回旋共振加熱(Electron Cyclotron ResonanceHeating, ECRH)，其中超導磁體是ECRH系統的核心部件。ECRH系統中，為使系統正常工作，除需提供穩定的高壓電源外，還需要超導磁體提供特定的磁場分布。因此，為了確保回旋管在特定穩定的頻率下正常工作，需要準確測量超導磁體磁場。
[0003]現有的磁場測量裝置體積龐大，只能實現一個方向的磁場測量，且無法使磁場測量裝置與磁場中心精確重合。此外，由于電機具有鐵磁性，磁場受到影響，特別是在磁場強度較大時，在磁場的干擾下電機甚至不能正常工作，導致磁場的測量非常困難。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種超導磁體磁場分布測量裝置，能夠測量超導磁體內部所有位置的磁場，并能對測量的磁場位置進行高精度控制，此夕卜，測量裝置結構簡單緊湊，體積小，與磁場間互不干擾，其幾何中心和磁場中心易于實現精密重合，測量精度高。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了一種超導磁體磁場分布測量裝置，其特征在于，包括工作臺、大齒輪、小齒輪、導軌、滑塊、固定桿、驅動板、螺桿、第一手輪、第二手輪、高斯計、第一支架和第二支架；所述大齒輪的中心開孔，通過軸承安裝在所述工作臺上；所述第一支架固定在所述工作臺上，所述小齒輪的兩端分別通過軸承與所述工作臺和所述第一支架固定；所述第一手輪與所述小齒輪連接，通過轉動所述第一手輪，能帶動所述小齒輪轉動，進而驅動所述大齒輪轉動；所述導軌固定在所述大齒輪上，所述滑塊安裝在所述導軌上，能沿所述導軌滑動；所述第二支架固定在所述滑塊上；所述螺桿穿過所述驅動板與所述驅動板通過螺紋連接，所述螺桿垂直于所述工作臺，其兩端分別通過軸承與所述滑塊和所述第二支架固定；所述固定桿穿過所述大齒輪的中心開孔和所述工作臺，垂直于所述工作臺，其一端固定在所述驅動板上；所述高斯計安裝在所述固定桿的另一端；通過移動所述滑塊，能使所述固定桿的移動軌跡穿過所述大齒輪的中心；通過轉動所述第一手輪和移動所述滑塊，能使所述固定桿的移動軌跡遍歷所述大齒輪的中心開孔；所述第二手輪與所述螺桿相連，通過轉動所述第二手輪，能帶動所述螺桿轉動，進而帶動所述驅動板上下移動。
[0006]優選地，所述滑塊上設有限位孔，所述固定桿穿過該限位孔。
[0007]優選地，所述導軌上設有限位軌道，所述固定桿穿過該限位軌道。
[0008]優選地，所述固定桿貫穿所述驅動板，其靠近所述驅動板的一端設有螺紋孔，用作所述固定桿與外部延長桿的連接端口，能加長所述固定桿。
[0009]優選地，所述第二支架包括與所述工作臺垂直的側板，所述側板上標有尺寸刻度；所述導軌上標有尺寸刻度；所述大齒輪上標有角度刻度。
[0010]優選地，所述第一手輪上標有角度刻度。
[0011]優選地，所述第二手輪上標有角度刻度。
[0012]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果:
[0013]1、高斯計能在Θ、R和Z三個方向移動，能夠測量超導磁體內部所有位置的磁場，并能對測量的磁場位置進行高精度控制。
[0014]2、將高斯計在磁場中旋轉一周，測出磁場中心和測量裝置中心的偏差，對測量裝置中心進行精密調節，即能使測量裝置的幾何中心和磁場中心精密重合，測量精度高。
[0015]3、無需使用電機，測量裝置與磁場間互不干擾。
[0016]4、測量裝置結構簡單緊湊，體積小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明實施例的超導磁體磁場分布測量裝置的立體圖；
[0018]圖2是本發明實施例的超導磁體磁場分布測量裝置的主視圖；
[0019]圖3是Θ方向的裝配關系示意圖；
[0020]圖4是R方向的裝配關系示意圖。
[0021]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:1_第二手輪，2-頂板，3-螺桿，4-螺釘，5-驅動板，6-側板，7-固定桿，8-軸承，9-支撐塊，10-螺釘，11-大齒輪，12-工作臺，13-滑塊，14-導軌，15-高斯計，16-凹槽，17-第一支架，18-小齒輪，19-第一手輪，20, 21，22-螺釘，23-螺紋孔，25-螺釘。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0023]如圖1?4所示，本發明實施例的超導磁體磁場分布測量裝置包括工作臺12、大齒輪11、小齒輪18、導軌14、滑塊13、固定桿7、驅動板5、螺桿3、第一手輪1、第二手輪19、高斯計15、第一支架17和第二支架。大齒輪11的中心開孔，通過軸承安裝在工作臺12上；第一支架17通過螺釘20固定在工作臺12上，小齒輪18的兩端分別通過軸承與工作臺12和第一支架17固定，第一手輪19與小齒輪18連接，通過轉動第一手輪19，能帶動小齒輪18轉動，進而驅動大齒輪11轉動。導軌14的兩端置于大齒輪11上的支撐塊9上，導軌14和支撐塊9通過螺釘21固定在大齒輪11上；滑塊13安裝在導軌14上，能沿導軌14滑動，滑塊13在導軌14上的位置通過螺釘10固定。
[0024]第二支架包括兩個側板6和連接兩個側板6的頂板2。兩個側板6的遠離頂板2的一端通過螺釘22固定在滑塊13上，兩個側板6相互平行且垂直于工作臺12 ;頂板2平行于工作臺12。在本發明的一個實施例中，頂板2通過螺釘25固定在兩個側板6上。螺桿3穿過驅動板5，與驅動板5通過螺紋連接，螺桿3垂直于工作臺12，其兩端分別通過軸承與滑塊13和頂板2固定。固定桿7穿過大齒輪11的中心開孔和工作臺12，且垂直于工作臺12，其一端通過螺釘4固定在驅動板5上，高斯計15安裝在固定桿7的另一端的凹槽16內。通過移動滑塊13，能使固定桿7的移動軌跡穿過大齒輪11的中心；通過轉動第一手輪19和移動滑塊13，能使固定桿7的移動軌跡遍歷大齒輪11的中心開孔。第二手輪I與螺桿3相連，通過轉動第二手輪1，能帶動螺桿3轉動，進而帶動驅動板5上下移動，從而使高斯計15上下移動。
[0025]其中，兩個側板6中至少其中一個上標有尺寸刻度，導軌14上標有尺寸刻度，大齒輪11上標有角度刻度。小齒輪18、大齒輪11、螺桿3、導軌14和滑塊13由非磁性材料黃銅制成，在保持硬度的同時能防止對磁場的干擾。軸承為陶瓷材料，以防止干擾磁場。其余元件由硬鋁制成。
[0026]上述超導磁體磁場分布測量裝置的工作原理如下:
[0027]將工作臺12置于磁場上方，將高斯計15在磁場中旋轉一周，測出磁場中心和測量裝置中心的偏差，調節測量裝置中心，使其與磁場中心精密重合。調節測量裝置，使高斯計15在Θ、R和Z三個方向移動到達不同的目標位置，即可實現對超導磁體內部不同位置的磁場測量。通過合理設計大齒輪11的中心開孔大小以及固定桿7的長度，使高斯計15在R和Z兩個方向具有合適的活動范圍，例如，當磁場環境在R方向的坐標較小時，可以選用大齒輪的中心開孔較小的測量裝置，當磁場環境在R方向的坐標較大時，可以選用大齒輪的中心開孔較大的測量裝置。通過上述方法使高斯計15能夠到達磁場的任意位置，從而實現對超導磁體的磁場分布測量。
[0028]使高斯計15在Θ方向移動:轉動第一手輪19，帶動小齒輪18轉動，進而驅動大齒輪11轉動，調整高斯計15在Θ方向的位置，使高斯計15在Θ方向到達目標位置。此時，高斯計15在R和Z方向的位置不變。大齒輪11上標有角度刻度，便于對大齒輪11的轉動角度進行精確控制。優選地，第一手輪19上也標有角度刻度，已知小齒輪18和大齒輪11的傳動比和大齒輪11的轉動角度，即可得到第一手輪19的轉動角度，便于提高調節速度。
[0029]使高斯計15在R方向移動:移動滑塊13，調整高斯計15在R方向的位置，使高斯計15在R方向到達目標位置，通過螺釘10將滑塊13在導軌14上的位置固定。此時，高斯計15在Θ和Z方向的位置不變。導軌14上標有尺寸刻度，便于對滑塊13的移動距離進行精確控制。
[0030]使高斯計15在Z方向移動:轉動第二手輪1，帶動螺桿3轉動，進而帶動驅動板5上下移動，調整高斯計15在Z方向的位置，使高斯計15在Z方向到達目標位置。此時，高斯計在Θ和R方向的位置不變。兩個側板6中至少其中之一上標有尺寸刻度，便于對驅動板15的移動距離進行精確控制。優選地，第二手輪I上也標有角度刻度，已知螺桿3的螺距和驅動板15的移動距離，即可得到第二手輪I的轉動角度，便于提高調節速度。
[0031]因此，本發明的超導磁體磁場分布測量裝置能夠對高斯計在Θ、1?和2三個方向的位置進行獨立控制，控制靈活且控制精度高。
[0032]為防止在調整驅動板5的高度時，固定桿7產生大幅擺動，影響高度調整效果，需要對固定桿7進行限位。如圖1所示，在本發明的一個實施例中，滑塊13上設有限位孔，固定桿7穿過該限位孔。在本發明的另一個實施例中，導軌14上設有限位軌道，固定桿7穿過該限位軌道。
[0033]在本發明的一個實施例中，固定桿7貫穿驅動板5，其靠近驅動板5的一端設有螺紋孔23，用作固定桿7與外部延長桿的連接端口，能加長固定桿7，從而實現對Z方向坐標較大的磁場環境的測量。
[0034]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種超導磁體磁場分布測量裝置，其特征在于，包括工作臺、大齒輪、小齒輪、導軌、滑塊、固定桿、驅動板、螺桿、第一手輪、第二手輪、高斯計、第一支架和第二支架； 所述大齒輪的中心開孔，通過軸承安裝在所述工作臺上；所述第一支架固定在所述工作臺上，所述小齒輪的兩端分別通過軸承與所述工作臺和所述第一支架固定；所述第一手輪與所述小齒輪連接，通過轉動所述第一手輪，能帶動所述小齒輪轉動，進而驅動所述大齒輪轉動；所述導軌固定在所述大齒輪上，所述滑塊安裝在所述導軌上，能沿所述導軌滑動； 所述第二支架固定在所述滑塊上；所述螺桿穿過所述驅動板與所述驅動板通過螺紋連接，所述螺桿垂直于所述工作臺，其兩端分別通過軸承與所述滑塊和所述第二支架固定；所述固定桿穿過所述大齒輪的中心開孔和所述工作臺，垂直于所述工作臺，其一端固定在所述驅動板上；所述高斯計安裝在所述固定桿的另一端；通過移動所述滑塊，能使所述固定桿的移動軌跡穿過所述大齒輪的中心；通過轉動所述第一手輪和移動所述滑塊，能使所述固定桿的移動軌跡遍歷所述大齒輪的中心開孔；所述第二手輪與所述螺桿相連，通過轉動所述第二手輪，能帶動所述螺桿轉動，進而帶動所述驅動板上下移動。
2.如權利要求1所述的超導磁體磁場分布測量裝置，其特征在于，所述滑塊上設有限位孔，所述固定桿穿過該限位孔。
3.如權利要求1所述的超導磁體磁場分布測量裝置，其特征在于，所述導軌上設有限位軌道，所述固定桿穿過該限位軌道。
4.如權利要求1至3中任一項所述的超導磁體磁場分布測量裝置，其特征在于，所述固定桿貫穿所述驅動板，其靠近所述驅動板的一端設有螺紋孔，用作所述固定桿與外部延長桿的連接端口，能加長所述固定桿。
5.如權利要求1所述的超導磁體磁場分布測量裝置，其特征在于，所述第二支架包括與所述工作臺垂直的側板，所述側板上標有尺寸刻度；所述導軌上標有尺寸刻度；所述大齒輪上標有角度刻度。
6.如權利要求5所述的超導磁體磁場分布測量裝置，其特征在于，所述第一手輪上標有角度刻度。
7.如權利要求5或6所述的超導磁體磁場分布測量裝置，其特征在于，所述第二手輪上標有角度刻度。
【文檔編號】G01R33/07GK104198964SQ201410445319
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】夏東輝, 孫道磊, 姜立秋, 王之江 申請人:華中科技大學