专利名称：一种快脉冲电压下磁芯磁化特性的测试方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明给出了一种磁芯在快脉冲电压下的磁芯磁化性能的测试方法及装置，采用单位面积单匝馈入感应腔初级的脉冲电压陡度，即Vp/(η · Se · tr)作为表征磁芯磁化磁场强度特性的特征参数，通过改变快前沿脉冲电压发生器的充电电压或绕组匝数，测试获得不同特征参数快脉冲电压下的磁芯磁滞回线。
背景技术：
感应电压叠加器((Inductive Voltage Adder，简称IVA)和快放电直线型变压器 (Fast Linear Transformer Driver，简称FLTD)在快Z箍缩、闪光照相、强激光、高功率微波和粒子束产生等领域具有广阔应用前景。IVA和LTD共同之处它们本质上是变比为1 1 的快脉冲变压器，借助于磁芯，利用电磁感应，在次级实现多个初级并联输入电流的叠加和多级感应腔电压的叠加。磁芯为FLTD和IVA的关键部件，起到初次级间能量耦合、电压和能量叠加等作用，其性能直接影响能量传输效率和输出脉冲参数。要获得高的耦合效率，要求磁芯在传递脉冲期间不能饱和、具有高相对脉冲磁导率、低损耗和快时间响应。适于FLTD 和IVA的高频磁芯材料主要有坡莫合金、变压器硅钢、非晶态合金等。IVA磁芯一般采用厚度为25 μ m的2605Co非晶带材先热磁处理再夹绝缘膜绕制， 层间绝缘大于140V，磁环直径约lm，制作工艺复杂，造价高昂，国外对大陆禁运。FLTD磁芯一般采用0. 08 0. 05mm硅钢先退火再夹绝缘膜绕制，为降低磁芯损耗，国内外正在研制非晶带夹膜或层间涂覆绝缘涂层的非晶磁芯。IVA和FLTD感应腔需要的磁芯尺寸大，如IMA LTD模块磁芯直径约2m、1. 5MV IVA感应腔磁芯约1. 2m。大尺寸磁芯在研制过程中需要通过试制小尺寸样品磁芯，确定磁芯带材的热磁处理条件、材料、制作工艺，测试其磁化特性， 对小样品磁芯磁化性能测试时，要保证测试条件与大尺寸磁芯实际工作条件的磁化磁场强度特性相同。目前缺乏表征快脉冲电压下磁芯磁化磁场强度特性的特征参数和测试装置，磁芯性能测试时磁芯的几何参数、截面积、磁环个数和初级作用电压脉冲各不相同，没有表征磁芯磁化磁场强度特性的特征参数，导致无法通过小样品磁环的测试结果推知大尺寸同种材料和工艺磁环在相同工作条件下的脉冲磁化性能，不同测试条件下的磁芯的测试结果无法比较。
发明内容
本发明目的是给出一个表征磁芯磁化磁场强度特性的特征参数，即单位面积单匝馈入感应腔初级的脉冲电压陡度，即Vp/(η · Se ·、)，规范磁芯磁化性能的测试条件，建立了快脉冲电压下磁芯磁化性能的测试装置。只要磁芯材料、热磁处理条件、制作工艺相同，测试时保证磁芯磁化性能测试条件的特征参数相同，则可由小样品磁芯的磁化性能推知同种工艺和材料大尺寸磁芯在相同特征参数的磁化性能。改变测试装置的充电电压或绕组匝数，可以测试同一磁芯在不同特征参数下的磁化性能，便于不同尺寸规格、材料和工艺磁芯磁化特性比较。磁芯在不同前沿脉冲电压下的磁化特性与激磁脉冲电压的幅值、前沿以及磁芯几何参数、磁化特性参数等因素有关，定义参数α = Vp/(η · Se ·、)，其中Vp为初级激磁电压峰值，η为初级匝数，Se为磁芯有效截面积，tr为激磁脉冲前沿。初级激磁电压Vp和次级感应电压Vs与磁芯参数之间有
权利要求
1.一种快脉冲电压下磁芯磁化特性的测试方法，其特征包括以下步骤(1)被测磁芯装入测试腔体之前，测量得到磁芯的截面积Se、平均环长1，初级匝数nl ；(2)对磁芯绕组施加单极性反向电流使磁芯复位；(3)给储能电容器充电，触发气体开关Gap，产生快前沿脉冲电压施加到初级绕组，利用电阻分压器RDl测量Vp，线圈Ip测量激磁电流，利用电阻分压器RD2测量Vs，从测量波形得到Vp的峰值、脉冲电压前沿tr，计算得到特征参数α =Vp/(η· Se- tr)；(4)由安培环路定律口fH · dl = H1I得到磁化磁场强度-M = 1^·；(5)由法拉第电磁感应定律，得到磁感应强度:B= ^U-Cit;(6)以B为纵坐标、H为横坐标，即可获得磁芯在某一特征参数α= Vp/(n.Se.tr)时的磁滞回线；(7)从B-H曲线可以得到磁芯的反向剩余磁感应强度-B”饱和磁感应强度Bs、磁感应腔强度摆幅ΔΒ = Bs+Br，平均相对有效脉冲磁导率μ ^ = ΔB/ΔH。
2.如权利要求1所述的快脉冲电压下磁芯磁化特性的测试方法，其特征在于改变充电电压，输出快脉冲电压幅值相应改变而前沿不变，即可以获得不同特征参数的电压脉冲，重复步骤1-7，完成不同特征参数磁化性能测试。
3.—种磁芯磁化性能的测试装置，包括电容器C、电阻分压器、气体开关、初级绕组、次级绕组、电流线圈和外圆柱筒，其特征在于气体开关为短间隙火花间隙触发开关Gap，其与电容器C构成快电压脉冲装置，电容器C、开关S与外圆柱筒为同轴低电感结构，电阻分压器为测量电压脉冲Vp的快响应电阻分压器RDl和测量次级感应电压Vs的电阻分压器RD2，电流线圈为测量初级绕组电流和测量激磁电流的电流线圈Ip。
4.如权利要求3所述的磁芯磁化性能的测试装置，其特征在于短间隙火花间隙触发开关Gap与电容器C构成同轴低电感结构，可产生前沿20ns、幅值20 50kV快电压脉冲装置。
全文摘要
本发明涉及一种磁芯在快脉冲电压下的磁芯磁化性能的测试方法及装置，采用单位面积单匝馈入感应腔初级的脉冲电压陡度，即Vp/(n·Se·tr)作为表征磁芯磁化磁场强度特性的特征参数，通过改变快前沿脉冲电压发生器的充电电压或绕组匝数，测试获得不同特征参数快脉冲电压下的磁芯磁滞回线。本发明的测试装置，包括低电感电容器C、快响应电阻分压器RD1/RD2、短间隙气体开关Gap、初级绕组、次级绕组、电流线圈和外圆柱筒，测试装置能够产生前沿小于20ns、幅值20～80kV的快前沿脉冲电压，达到FLTD和IVA实际工作条件下的磁化磁场强度特征参数值。
文档编号G01R33/12GK102213753SQ20111000778
公开日2011年10月12日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者丛培天, 孙凤举, 尹佳辉, 张国伟, 曾江涛, 梁天学, 王志国, 邱爱慈 申请人:西北核技术研究所
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