快响应磁芯线圈

发布时间：

2023-08-26

快响应磁芯线圈

为减小磁芯线圈响应时间，提高脉冲大电流信号的测量精度，设计了ｎｓ级快脉冲响应的Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈。根据电磁理论，给出了线圈关键参数的计算公式，并对其进行了工程制作。通过引入５０Ω的阻尼电阻，消除信号电压波形前后沿处的高频寄生振荡。对Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈的等效电路进行了Ｐｓｐｉｃｅ电路模拟，验证了线圈的输出特性，与理论分析结果一致。用５０ｎｓ和１０ｎｓ方波脉冲分别对线圈进行定标，其响应时间分别为２．４３和１．１０ｎｓ，灵敏度为３．３４Ａ／Ｖ。利用该线圈对高压ｎｓ脉冲发生器的负载电流进行测量，结果表明线圈能够较好地响应１０ｎｓ，ｋＡ级脉冲大电流信号。

Ｒｏｇｏｗｓｋｉ磁芯线圈是利用电流互感原理进行电流间接测量的装置，具有制作简单、测量精度高、对ｎｓ级脉冲电流信号响应较快和使用方便等特点，在脉冲功率装置中常用于测量脉冲大电流。Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈按积分方式的不同，可分为自积分型和外积分型［。对于外积分型，信号电阻输出微分信号，必须要外带积分器将微分信号还原。而自积分型只需要线圈自感和信号电阻的取值满足自积分条件，输出的电压信号就是真实信号，不需要外带积分器还原。自积分式线圈设计更为简单，还避免了积分器自身对线圈信号电压的畸变等不利影响。自积分式线圈芯架一般为非磁性材料，响应时间一般为几ｎｓ至几十ｎｓ，若要满足自积分条件，保证测量信号不至于太微弱，势必要通过增加线圈绕线匝数来增大绕线自感。但这将使绕线过密，绕线匝间电容与绕线对地电容明显增大，最终会在测量信号中引入较大幅度的高频寄生振荡，使测量波形变差。同时，由于匝数增加使绕线的总长度变长，感应电流流过线圈的时间增加，不利于缩短线圈响应时间和提高响应能力。针对非磁芯式线圈的缺陷，本文研制了一种闭合磁芯式Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈，并成功应用于高压ｎｓ脉冲发生器负载电流的测量。

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