脉冲强磁场测量

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1、年月爆轰波与冲击波第期脉冲强磁场测里龚兴根、。摘要介绍了磁探针法拉第和塞受三种侧强磁场的方法关询强磁场磁探针法法拉第法塞里法引言,、、在许多研究例如电磁内爆高温等离子体可控热核反应和爆磁压缩发生器产生强磁场,、,因此建中都需要知道磁场强度及其随时间空间的变化情况立脉冲强磁场的测试技术十分,、有意义为此本文中专门介绍磁探针法拉第和塞曼效应三种测量强磁场的。方法磁探针法磁探针测,磁场的基本原理〔’,。它磁探针是测量脉冲强磁场的一种最常用的方法它由一个小线圈和积分器组成的基本,,。原理是法拉第感应定律如果把一个小线圈放

2、在变化的磁场中线圈两端的感应电压甲,与磁通的变化速率成正比即沪二二—咧蓄,产,,,。其中为线圈的匝数为磁导率为线圈垂直于磁场的截面为磁场强度为时间线圈感,应电压经电子学积分积分输人示波器后即可根据示波器上测得的电压直接计算。磁场强度磁探针测,磁场的等效回路及回路方程,磁探针测量磁场的等效回路见图图、,,中分别为线圈的电感和电阻为与,·乙测试传输电缆特征阻抗相等的匹配电阻,分别为积分器的积分电阻和电容为积二不二仪。分器的输出电压根据图可以建立如下回路方程尸二二不口丁口‘君脚蓄图磁探针测盆磁场的等效回路。式中,,二,

3、如果被测磁场是正弦波即耐和当初始条件,不寸二网,石第期龚兴根脉冲强磁场测方程的解为‘,,,。、沪一‘‘二。’’叩月一“,甲’“,、田一甲夕十、巴百厂丁不‘,二式中,中一一’如果有条件月。田《》《《,,其中为被测电流脉冲宽度则方程中的二次小量可以忽略因此可以简化成一田、扁场卜渝,磁探针事实上测量磁场时通常采用因此带来公式的转换误差为一△以一之一一田,·,,,·“比例系数‘·‘‘,”式中为被测磁场为积分时间常数分别器斋,。为测试线圈的匝数和线圈垂直与磁场的截面积为示波器记录的电压磁探针测磁场中应注愈的问题磁探针测量磁

4、场时主要应注意以下三个问题首先,由,,于磁探针测量的是探针截面内的平均磁场为了减少测量的平均误差探针截面,,。积应尽可能的小尤其在测量高梯度的磁场中这一点显得尤其重要,,,以便确保探针信其次为了提高测量准确度应尽可能降低噪音本底号比噪音本底大得多为,,。了防止静电祸合探针通常采用不锈钢作静电屏蔽并封装在石英或氧化铝管内,,。最后为了确保测量信号的真实性要求测试探针在较宽的频率范围具有线性响应从物,,,理概念来说可以把感应线圈当作延时线来处理在测量场时某时刻引起的磁场在各处都是,,,同时的但由于线圈的自感和分布电容

5、的作用有一个传输过程因此存在一个测试探针的频。,率响应问题文献【〕详细地分析了测量脉冲电流的感应线圈的频率响应问题文中引进了三个无,即量纲量二·阻尼常数、瑞援如俘时间二几无纲频率二二,丫奋刃石耐称,。二,,。作为频率响应判据其中存瓦凡测量脉冲磁场与脉冲电流的感应线,,,圈的等效回路是相同的因而有相似的频率响应问题对于测量阶跃脉冲电流或磁场时爆’轰波与冲击波年月、,,二,脉冲宽度几》则测量线圈有合适的响应并当时线圈的响应更好对于测量正,,一,,石万三牙则线圈有合适的响应并当时线圈响应的弦脉冲电流或磁场时《毛丫。线性

6、范围更宽典型的磁探针和典型的参数。典型的磁探针和典型的参数分别见图和表卜二孟石二,一尸甲七仁公公曰,、自门甲叭,甲火艺忿二二阵书十二二二一户卜粉份地砚图典型的磁探针图衰几种典型的磁探针今数线圈电参数漆包线线圈长支架直径总面积,口,口匝数护套介扩声妇,〕二双层石英管们派克斯。刃杨··玻璃,···法拉第法法拉第法浏磁场的甚本原理与磁场平行,,的光束通过处于磁场中各向同性介质如石英冕牌玻璃探针时光束的偏振,,面发生旋转其旋转角度与磁场强度成正比即饰产,,,其中为磁导率为探针长度为弗尔德常数它由索末菲根据简单的色散理论得

7、到态断田二币男沃—,、,印止月、’、山一田一、二二二,,夕”翻匕。,,。,。。,,式中的分别为电子的电荷和质量为光速为电子的特征频率是材料常数为光,频率由下式定义、一犷一常数共一‘“山一田第期龚兴根脉冲强磁场测、、,,式中的常数均与。无关从式可知只有·。,。一。,,《吕衅口‘,。,,。,成对于石英。处于紫外用立时才能算是真正的常数玻璃和一般的绝缘物体而言其,以以上,可见光测量时条件的临界场远在灯因此测低于以下的磁场时,条件成,,。立完全可以认为是常数磁场的测量属于线性范围,,将电子吸收的能量和最外层电子到传导带的

8、能隙进行比较时也可以得到同样的结论即,《〕,,在绝缘体中只有当磁场大于时才出现非线性或反常效应当然对导体和半导体,,,。情况是不同的在这种情况下即使低于非线性法拉第分量已变得十分重要法拉第法测脉冲强磁场,法拉第,。从光路传输方式而言测量磁场可分为传输法和反射法两种其原理图见图从,、图可知水银光谱灯发出的光经过起偏振器得到偏振光偏振光传人处于磁场中的探针,,,。图检偏振器和