脈沖強(qiáng)磁場測量

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1、年月爆轟波與沖擊波第期脈沖強(qiáng)磁場測里龔興根、。摘要介紹了磁探針法拉第和塞受三種側(cè)強(qiáng)磁場的方法關(guān)詢強(qiáng)磁場磁探針法法拉第法塞里法引言,、、在許多研究例如電磁內(nèi)爆高溫等離子體可控?zé)岷朔磻?yīng)和爆磁壓縮發(fā)生器產(chǎn)生強(qiáng)磁場,、,因此建中都需要知道磁場強(qiáng)度及其隨時(shí)間空間的變化情況立脈沖強(qiáng)磁場的測試技術(shù)十分,、有意義為此本文中專門介紹磁探針法拉第和塞曼效應(yīng)三種測量強(qiáng)磁場的。方法磁探針法磁探針測,磁場的基本原理〔’,。它磁探針是測量脈沖強(qiáng)磁場的一種最常用的方法它由一個(gè)小線圈和積分器組成的基本,,。原理是法拉第感應(yīng)定律如果把一個(gè)小線圈放

2、在變化的磁場中線圈兩端的感應(yīng)電壓甲,與磁通的變化速率成正比即滬二二—咧蓄,產(chǎn),,,。其中為線圈的匝數(shù)為磁導(dǎo)率為線圈垂直于磁場的截面為磁場強(qiáng)度為時(shí)間線圈感,應(yīng)電壓經(jīng)電子學(xué)積分積分輸人示波器后即可根據(jù)示波器上測得的電壓直接計(jì)算。磁場強(qiáng)度磁探針測,磁場的等效回路及回路方程,磁探針測量磁場的等效回路見圖圖、,,中分別為線圈的電感和電阻為與,·乙測試傳輸電纜特征阻抗相等的匹配電阻,分別為積分器的積分電阻和電容為積二不二儀。分器的輸出電壓根據(jù)圖可以建立如下回路方程尸二二不口丁口‘君腳蓄圖磁探針測盆磁場的等效回路。式中,,二,

3、如果被測磁場是正弦波即耐和當(dāng)初始條件,不寸二網(wǎng),石第期龔興根脈沖強(qiáng)磁場測方程的解為‘,,,。、滬一‘‘二?！翟乱弧?甲’“,、田一甲夕十、巴百廠丁不‘,二式中,中一一’如果有條件月。田《》《《,,其中為被測電流脈沖寬度則方程中的二次小量可以忽略因此可以簡化成一田、扁場卜渝,磁探針事實(shí)上測量磁場時(shí)通常采用因此帶來公式的轉(zhuǎn)換誤差為一△以一之一一田,·,,,·“比例系數(shù)‘·‘‘,”式中為被測磁場為積分時(shí)間常數(shù)分別器齋,。為測試線圈的匝數(shù)和線圈垂直與磁場的截面積為示波器記錄的電壓磁探針測磁場中應(yīng)注愈的問題磁探針測量磁

4、場時(shí)主要應(yīng)注意以下三個(gè)問題首先,由,,于磁探針測量的是探針截面內(nèi)的平均磁場為了減少測量的平均誤差探針截面,,。積應(yīng)盡可能的小尤其在測量高梯度的磁場中這一點(diǎn)顯得尤其重要,,,以便確保探針信其次為了提高測量準(zhǔn)確度應(yīng)盡可能降低噪音本底號(hào)比噪音本底大得多為,,。了防止靜電禍合探針通常采用不銹鋼作靜電屏蔽并封裝在石英或氧化鋁管內(nèi),,。最后為了確保測量信號(hào)的真實(shí)性要求測試探針在較寬的頻率范圍具有線性響應(yīng)從物,,,理概念來說可以把感應(yīng)線圈當(dāng)作延時(shí)線來處理在測量場時(shí)某時(shí)刻引起的磁場在各處都是,,,同時(shí)的但由于線圈的自感和分布電容

5、的作用有一個(gè)傳輸過程因此存在一個(gè)測試探針的頻。,率響應(yīng)問題文獻(xiàn)【〕詳細(xì)地分析了測量脈沖電流的感應(yīng)線圈的頻率響應(yīng)問題文中引進(jìn)了三個(gè)無,即量綱量二·阻尼常數(shù)、瑞援如俘時(shí)間二幾無綱頻率二二,丫奮刃石耐稱,。二,,。作為頻率響應(yīng)判據(jù)其中存瓦凡測量脈沖磁場與脈沖電流的感應(yīng)線,,,圈的等效回路是相同的因而有相似的頻率響應(yīng)問題對(duì)于測量階躍脈沖電流或磁場時(shí)爆’轟波與沖擊波年月、,,二,脈沖寬度幾》則測量線圈有合適的響應(yīng)并當(dāng)時(shí)線圈的響應(yīng)更好對(duì)于測量正,,一,,石萬三牙則線圈有合適的響應(yīng)并當(dāng)時(shí)線圈響應(yīng)的弦脈沖電流或磁場時(shí)《毛丫。線性

6、范圍更寬典型的磁探針和典型的參數(shù)。典型的磁探針和典型的參數(shù)分別見圖和表卜二孟石二,一尸甲七仁公公曰,、自門甲叭,甲火藝忿二二陣書十二二二一戶卜粉份地硯圖典型的磁探針圖衰幾種典型的磁探針今數(shù)線圈電參數(shù)漆包線線圈長支架直徑總面積,口,口匝數(shù)護(hù)套介擴(kuò)聲婦,〕二雙層石英管們派克斯。刃楊··玻璃,···法拉第法法拉第法瀏磁場的甚本原理與磁場平行,,的光束通過處于磁場中各向同性介質(zhì)如石英冕牌玻璃探針時(shí)光束的偏振,,面發(fā)生旋轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)角度與磁場強(qiáng)度成正比即飾產(chǎn),,,其中為磁導(dǎo)率為探針長度為弗爾德常數(shù)它由索末菲根據(jù)簡單的色散理論得

7、到態(tài)斷田二幣男沃—,、,印止月、’、山一田一、二二二,,夕”翻匕。,,。,。。,,式中的分別為電子的電荷和質(zhì)量為光速為電子的特征頻率是材料常數(shù)為光,頻率由下式定義、一獷一常數(shù)共一‘“山一田第期龔興根脈沖強(qiáng)磁場測、、,,式中的常數(shù)均與。無關(guān)從式可知只有·。,。一。,,《呂釁口‘,。,,。,成對(duì)于石英。處于紫外用立時(shí)才能算是真正的常數(shù)玻璃和一般的絕緣物體而言其,以以上,可見光測量時(shí)條件的臨界場遠(yuǎn)在燈因此測低于以下的磁場時(shí),條件成,,。立完全可以認(rèn)為是常數(shù)磁場的測量屬于線性范圍,,將電子吸收的能量和最外層電子到傳導(dǎo)帶的

8、能隙進(jìn)行比較時(shí)也可以得到同樣的結(jié)論即,《〕,,在絕緣體中只有當(dāng)磁場大于時(shí)才出現(xiàn)非線性或反常效應(yīng)當(dāng)然對(duì)導(dǎo)體和半導(dǎo)體,,,。情況是不同的在這種情況下即使低于非線性法拉第分量已變得十分重要法拉第法測脈沖強(qiáng)磁場,法拉第,。從光路傳輸方式而言測量磁場可分為傳輸法和反射法兩種其原理圖見圖從,、圖可知水銀光譜燈發(fā)出的光經(jīng)過起偏振器得到偏振光偏振光傳人處于磁場中的探針,,,。圖檢偏振器和