磁芯

磁芯式自积分Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈

发布时间：

2023-08-27

磁芯式自积分Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈

实验　

对设计的磁芯线圈式Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈进行定标实验，标准方波脉冲信号源输出的脉冲信号通过５０Ω电阻产生电流犐（狋），模拟被测的脉冲大电流信号；把这个５０Ω电阻两端的电压信号犝１（狋）接入示波器通道１，则犝１（狋）为前述的源电压信号，再让流过犐（狋）的线路垂直穿过Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈正中心，在线圈中感应出犻（狋），最后将信电阻测量的电压犝（狋）接入示波器通道。

标准方波脉冲源脉宽为５０ｎｓ时的定标结果，通道１是源电压信号犝１（狋），上升时间狋１＝９．７ｎｓ；通道２是线圈电压信号犝（狋），犝（狋）的平顶较好，波形中没有高频振荡的影响，经测量其上升时间狋２＝１０ｎｓ，由式（１０）计算可得线圈对５０ｎｓ方波脉冲的响应时间Δτ＝２．４３ｎｓ。改用脉宽为１０ｎｓ的方波脉冲源。通道１为犝１（狋），脉冲幅度为３．８４Ｖ，上升时间狋１＝３ｎｓ；通道２为线圈信号电压犝（狋），幅度４６ｍＶ，狋２＝３．１ｎｓ，信号线圈电压波形与源电压信号波形非常吻合，高频振荡基本被遏制。根据图６中波形和式（１０），计算得Δτ＝１．１０ｎｓ；由于源信号电压用示波器低阻档测量，犻（狋）为犝１（狋）／２５Ω＝１５３．６ｍＡ，由式（１１）得线圈的灵敏度犛＝３．３４Ａ／Ｖ。线圈采用的信号电阻直流额定功率为５０Ｗ，对于１０ｎｓ的脉冲功率是可以承受的，线圈磁芯横截面积为（ｍｏ－ｍｉ）犎ｍ／２＝１．９５ｃｍ２，在与ｋＡ级大电流感应时不会饱和。利用磁芯式Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈对研制的小型ｎｓ高压脉冲发生器的负载脉冲电流进行测量实验，线圈信号电压波形所示，其前后沿各为３ｎｓ，平顶部分约为４ｎｓ，幅度为４．６Ｖ。由于线圈信号电压被衰减２００倍后才接入示波器，考虑衰减倍数和１０ｎｓ时线圈定标灵敏度，还原得负载大电流脉冲信号为３．０７ｋＡ。

结论

本文从提高线圈耦合能力，减小杂散电容影响的角度出发，研制了一种高精度、快响应的磁芯式自积分Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈。根据电路理论和电磁理论，给出了线圈的集总参数等效电路，从理论上对线圈结构进行了设计，计算了各电参数，并给出了计算公式。按照理论计算结果，对Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈进行了电路模拟，分析了阻尼电阻在线圈中遏制高频振荡的作用。利用不同脉宽的信号对线圈进行定标，实验结果表明：线圈对５０ｎｓ和１０ｎｓ的方波脉冲信号响应较好，响应时间分别为２．４３ｎｓ和１．１０ｎｓ，灵敏度为３．３４Ａ／Ｖ。利用磁芯式Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈对研制的小型ｎｓ高压脉冲发生器的负载大电流进行了测量，测量波形较好，证实了线圈能精确响应１０ｎｓ，ｋＡ级脉冲大电流的能力。