一種脈沖雙線磁軸測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及螺線管線圈的磁軸測量技術領域，特別是涉及一種脈沖雙線磁軸測量 方法。
【背景技術】
[0002] 螺線管線圈是構建直線感應加速器束流傳輸線的基石，其性能的好壞直接關系到 束流傳輸的質量以及最終獲得的束流品質，但是由于加工中的誤差線圈的磁軸與幾何軸往 往有一定的偏差，這種偏差可以分為兩種形式：磁軸傾斜（如圖1所示）和磁軸偏軸（如圖 2所示）；偏差的大小可以用脈沖緊線法來測量，脈沖緊線磁軸測量技術原理如圖3所示。
[0003] 首先用激光跟蹤儀將金屬絲定位于線圈幾何軸，線圈加載勵磁電流，如果幾何軸 與磁軸有偏差，那么線圈幾何軸上就會有橫向場分布，測量時給金屬絲通以脈沖電流，那么 金屬絲就會受到洛倫茲力產生振動，該振動信號通過靠近線圈的一對光電探測器轉換為電 信號，經過信號處理電路傳入示波器。金屬絲的振動幅值正比于橫向場積分值，根據公式計 算就可以得出磁軸傾斜值。
[0004] 測量中環境本底信號幅值一般是實際有用信號的數倍，而對于實際測量一般分為 兩步：第一步是對線圈不勵磁，多次測量本底信號取平均得到平均本底信號；第二步為對 線圈勵磁，得到總信號，將兩步得到的信號進行差分后得到橫向磁場產生的信號。
[0005] 但是，因為測量的兩步是分開進行的，使得環境信號的波動會對測量引入不確定 度，導致測量基線的波動。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是為了克服在測量過程中環境波動引入的誤差，因此在測量中引入 了本底測量線，實時測量環境本底信號。
[0007] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
[0008] -種脈沖雙線磁軸測量方法，包括兩根信號測試線，一根為本底線、一根為信號 線，信號線穿過螺線管線圈，本底線設置在螺線管外，本底線與信號線平行設置；
[0009] 本底線與信號線的一端上同步施加脈沖電流，通過線圈后測得信號值，用在信號 線上測得的信號值減去在本底線上測得的信號值，得到實際需求的信號值。
[0010] 在上述技術方案中，施加在本底線與信號線上的電流強度、電流方向均要一致。
[0011] 在上述技術方案中，分別用在本底線與信號線上的光電探測器與信號處理電路的 相應必須一致。
[0012] 在上述技術方案中，本底線與信號線的拉伸張力大小一致。
[0013] 在上述技術方案中，螺線管位于信號線的中心位置，且在螺線管兩個端口上信號 線位于螺線管的幾何軸上。
[0014] 在上述技術方案中，本底線與信號線并聯設置，一端接電流的輸入，一端接地。
[0015] 在上述技術方案中，信號線與本底線為兩根金屬導線，形成一個帶缺口的矩形，在 矩形的四個角上設置有滑輪用于支撐金屬導線；信號線的一端連接到地，信號線的另一端 連接砝碼，本底線的一端接地，本底線的另一端連接張力計。
[0016] 在上述技術方案中，本底線與信號線串聯設置。
[0017] 在上述技術方案中，信號線與本底線為同一根金屬導線，金屬導線對折后形成矩 形螺旋，在矩形的四個角上設置有滑輪用于支撐金屬導線，信號線的端部連接砝碼，本底線 的端部連接張力計。
[0018] 在上述技術方案中，本底線無限接近但不接觸螺線管。
[0019] 本發明的有益效果為：與現有的單線測量方法相比本發明中的雙線法的提出是為 了解決環境本底波動對測量引入的誤差，即引入本底測量線來實時測量環境本底，一根置 于線圈內，一根置于線圈外，測量時，線圈勵磁，總信號線上信號減去本底線上信號即可得 到磁軸偏差產生的信號；使用雙線后，即使環境磁場有波動，測量過程也不受影響，而且測 量受氣流、地面震動等因素的影響大大減弱。
[0020] 本方案一改傳統的測試模式，創新性的采用了雙線法測量，減小了單線法中本底 信號不能實時測量而導致的基線波動，降低測量不確定度，提高測量系統的環境適用性及 精度；具有重大的技術意義。
【附圖說明】
[0021] 本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：
[0022] 圖1是磁軸傾斜示意圖；
[0023] 圖2是磁軸偏軸示意圖；
[0024] 圖3是單線測試結構示意圖；
[0025] 圖4是本發明的原理示意圖；
[0026] 圖5是雙線的布局示意圖；
[0027] 圖6是雙線串聯布局不意圖；
[0028] 圖7是探測器選型布局示意圖；
[0029] 其中：1是信號線，2是本底線，3是螺線管，4是砝碼，5是探測器，6是支架，7是滑 輪，8是張力計。
【具體實施方式】
[0030] 如圖4所示，本發明的原理采用雙線布局方式，與傳統的單線相比，本發明在現有 基礎上引入本底線的概念，將待測信號線穿過螺線管，本底線設置在螺線管外，兩者平行設 置，在信號線與本底線上同步施加相同強度的電流，電流通過螺線管后對其進行測試，然后 用信號線上測得的值減去本底線上測得的值就能得到實際需要的信號值。
[0031] 本發明采用的雙線法測量不會受到環境因素的影響，可以一次性完成測試，且精 度可靠。
[0032] 采用的雙線法進行測量需要滿足以下幾個條件：兩根信號線與本底線上電流大小 方向一致，兩根信號線與本底線上張力大小一致，兩根信號線與本底線上所用的探測器及 信號處理電路響應一致。
[0033] 首先，因為同時存在磁因素本底和非磁因素本底，非磁因素本底導致的金屬絲振 動方向同向，磁因素導致的振動方向與金屬絲上加載電流方向有關，為了使得本底線能夠 完全反映測量線上感受到的環境本底，兩根金屬絲加載電流需要等大同向。
[0034] 兩根金屬絲上張力的一致：因為一般的滑輪并不能夠無損的傳遞張力（通過實驗 驗證），所以一根金屬絲上用砝碼提供張力，一根金屬絲用張力計通過微調來保證與砝碼所 能提供張力大小相等（主要考慮到砝碼加工誤差）。
[0035] 金屬絲的長度由激光跟蹤儀測量調整，而金屬絲上的張力及電流一致性與布局有 關，由于環境本底的復雜性，兩根金屬絲上加載電流的方向需要保持一致。在理想電源供電 情況下，首先假設滑輪可以實現平滑過渡，不影響張力的傳遞，考慮到接觸電阻，要保證兩 根金屬絲上加載電流一致最好是使用串聯如圖6所示，過渡線應該遠離測量系統以減弱對 測量的影響。
[0036] 因為在實際系統布局中，整個金屬線長度為5m，而5m長合金絲的電阻大約為 50Q，這樣的布局導致金屬絲負載遠大于現有脈沖電流源的負載范圍（120Q)，所以在電流 保持同向的前提下，以目前電源的技術條件，串聯的方案就不可行，只能考慮并聯的方式。
[0037] 并聯的方式采用如圖5的布局方式，信號線與本底線采用同一規格金屬線，金屬 線設置在滑輪上，滑輪的作用是用于支撐金屬線，信號線與本底線均為一端固定，另一端分 別用砝碼和張力計提供張力，通過張力計的微調可以保證與砝碼提供的張力一致（這里主 要是考慮砝碼技工誤差）。
[0038] 該并聯方式，可以采用一根金屬線，也可以才用兩根金屬線，只要保證信號線與本 底線的張力一致即可。
[0039] 為了減小接觸電阻，電源線與金屬絲的接觸點A、B、C都采用多點電接觸。
[0040] 為了保證探測器及信號處理電路的響應一致性需要對光電探測器及電子元器件 進行選型配對。首先確保信號處理電路響應的一致性，信號處理電路中的電阻元件均