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《脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置本地測(cè)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置本地測(cè)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)姓名：羅季申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：電力電子與電力傳動(dòng)指導(dǎo)教師：韓小濤20090525華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文磁光效應(yīng)法和法拉第電磁感應(yīng)法。（1）霍爾效應(yīng)法美國(guó)物理學(xué)家霍爾于1879年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)垂直于磁場(chǎng)的導(dǎo)體有電流通過時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)，這個(gè)電勢(shì)差也被叫做霍爾電勢(shì)差[9]。霍爾效應(yīng)首先是在金屬中發(fā)現(xiàn)的，由于金屬的霍爾效應(yīng)很微弱，一直未得到應(yīng)用，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，霍爾效應(yīng)在
2、測(cè)量磁場(chǎng)中的應(yīng)用也隨之迅速發(fā)展起來。但是由于半導(dǎo)體器件的性能受溫度的影響很大，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，當(dāng)溫度發(fā)生劇烈變化時(shí)，霍爾元件就很難保證測(cè)量的精度；同時(shí)，當(dāng)外加磁場(chǎng)增加很大時(shí)，就不能確?；魻栐敵鲭妷旱木€性度和穩(wěn)定性；另外，由于霍爾元件的電極上總會(huì)有寄生電動(dòng)勢(shì)存在，即不等位電勢(shì)，這也是影響測(cè)量精度的一個(gè)重要因素。上述幾種原因?qū)е禄魻栐茈y用于脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)的測(cè)量。（2）法拉第磁光效應(yīng)法當(dāng)偏振光通過有磁場(chǎng)作用的的某些各向異性介質(zhì)時(shí)，由于截止電磁特性的變化，而使光的偏振面會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象稱為磁光效應(yīng)。法
3、拉第磁光效應(yīng)是1845年由法拉第發(fā)現(xiàn)。當(dāng)偏振光在介質(zhì)中傳播時(shí)，若在平行于光的傳播方向上加一磁場(chǎng)，則光振動(dòng)方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度ψ與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和光穿越介質(zhì)的長(zhǎng)度L的乘積成正比，即ψ＝VBL，比例系數(shù)V稱為費(fèi)爾德常數(shù)，它與介質(zhì)的性質(zhì)及光波頻率有關(guān)。偏轉(zhuǎn)方向取決于介質(zhì)的性質(zhì)和磁場(chǎng)方向[10]。由于在確定的溫度和光源下，比例系數(shù)V可以視為常數(shù)，當(dāng)選定介質(zhì)的光程L便可以直接由偏轉(zhuǎn)角ψ來確定磁感應(yīng)強(qiáng)度B。采用法拉第磁光效應(yīng)法對(duì)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能夠提高測(cè)量系統(tǒng)的耐高壓、耐腐蝕、耐絕緣的特性。同時(shí)，外界干擾對(duì)
4、測(cè)量系統(tǒng)影響較小。但是這種測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜，不僅需要龐大的輔助裝置，如高性能光源、起偏器、檢偏器等，而且照明和光系統(tǒng)的焦距調(diào)整也比較復(fù)雜；其次，測(cè)量?jī)x器的成本較高，例如一個(gè)高性能光源的價(jià)格為幾萬到幾十萬不等，這給系統(tǒng)帶來極大的成本負(fù)擔(dān)；同時(shí)，受傳感器的長(zhǎng)度的限制，偏轉(zhuǎn)角通常比較小，測(cè)量的靈敏度比較低。（3）法拉第電磁感應(yīng)效應(yīng)法5華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文法拉第電磁感應(yīng)法是以法拉第電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)測(cè)量磁場(chǎng)的一種經(jīng)典方法。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)把具有一定匝數(shù)與截面積的線圈放在磁場(chǎng)中，如果與線圈
5、交鏈的磁通發(fā)生了改變，那么線圈中就能感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。因此，通過測(cè)量線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小或波形，就可以獲得被測(cè)磁場(chǎng)的大小和波形。感應(yīng)線圈的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)量回路與放電回路的隔離，非接觸式的測(cè)量可以有效減少原邊對(duì)副邊系統(tǒng)的干擾，可以在很低的溫度下達(dá)到較高的測(cè)量精度和線性度。利用法拉第電磁感應(yīng)定律來對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量是目前應(yīng)用最廣泛的磁場(chǎng)測(cè)量方法。通過對(duì)比以上三種測(cè)量脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)的方法可知，霍爾效應(yīng)法很難保證測(cè)量的精度和線性度，法拉第磁光效應(yīng)法實(shí)現(xiàn)起來比較困難，法拉第電磁感應(yīng)效
6、應(yīng)法在保證精度和線性度的同時(shí)，比較容易實(shí)現(xiàn)。所以在華中科技大學(xué)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置的本地測(cè)量系統(tǒng)中，選擇采用法拉第電磁感應(yīng)效應(yīng)法對(duì)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。1.3.2脈沖大電流的測(cè)量測(cè)量脈沖大電流的方法通?？梢苑譃閮煞N：一種是侵入式脈沖大電流測(cè)量法，即分流器法；另一種是非侵入式脈沖大電流測(cè)量法，它主要包括光電轉(zhuǎn)換測(cè)量法、Rogowski線圈測(cè)量法和霍爾電流互感器測(cè)量法[11]。（1）分流器法如果把一個(gè)已知的無電感、小值的純電阻放在被測(cè)電流的主回路中，通過測(cè)量電阻上的電壓大小和波形，就可以推算出放電回路中的電流大小和
7、波形，這種方法稱為分流器法。但由于實(shí)際電阻或多或少都會(huì)有電感的存在，所以被測(cè)電壓中均會(huì)帶有感性電壓分量，使得被測(cè)電流與實(shí)際電流的波形存在一定程度上的差異；另外，當(dāng)有快速變化的電流流過分流器時(shí)，由于趨膚效應(yīng)將會(huì)改變電阻的阻值，產(chǎn)生測(cè)量誤差；同時(shí)，由于巨大的脈沖電流會(huì)在分流器周圍形成快速變化的強(qiáng)大電磁場(chǎng)，分流器上會(huì)產(chǎn)生較大的熱效應(yīng)和力效應(yīng)等，這極大地限制了分流器的使用；而且，分流器是直接接在放電回路中，不能實(shí)現(xiàn)放電回路與測(cè)量回路的電氣隔離，當(dāng)?shù)仉娢簧邥r(shí)可能會(huì)對(duì)精密測(cè)量設(shè)備造成損壞，影響測(cè)量精度，危害實(shí)驗(yàn)人
8、員的人身安全。6華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文（2）光電轉(zhuǎn)換測(cè)量法光電轉(zhuǎn)換測(cè)量法是利用法拉第磁光效應(yīng)發(fā)展起來的一種無源傳感器的測(cè)量法，通過測(cè)量光波在通過磁光材料時(shí)偏振面受電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)來確定電流的大小[12]。光電轉(zhuǎn)換測(cè)量法的信號(hào)傳輸采用光纖作為介質(zhì)，具有很強(qiáng)的干擾能力和很好的可靠性及安全性。但是由于磁光材料容易受到溫度與振動(dòng)等環(huán)境因素的影響，在光電轉(zhuǎn)換測(cè)量系統(tǒng)中很難獲得較高的準(zhǔn)確度和線性度。（3）Rogowski線圈測(cè)量法Rogo
