Пояс Роговского Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

2. Пояс Роговского по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен согласующими резисторами, размещенными в местах перехода слоев катушки пояса, включенными каждый между точкой соединения слоев катушки пояса и мета лли1

Изобретение касается электроизмерений и может быть использовано для бесконтактного измерения параметров импульсного тока.

Цель изобретения - повышение точности Измерения импульсного тока с наносекундным фронтом путем увеличения индуктивности и электрической длины катушки пояса Роговского,,

На фиг. 1 показан в двух проекциях пояс Роговского с согласованньми /равными/ по волновому сопротивлению слоями катушки, причем для упрощения чертежа представлены два слоя; на фиг. 2 дано сечение на фиг. 1; на фиг. 3 изображено устройство пояса с согласованием величин волновых сопротивлений слоев за счет подключения между точкой соединения смежных слоев и экраном дополнительного резистора в месте перехода одного слоя в другой /показан ф рагмант разреза пояса/; на фиг. 4 изображена электрическая схема пояса с трехслойной катушкой и с дополнительным:и согласующими резисторами в местах перехода слоев.

Устройство содержит тороидальный диэлектрический, вьшолненный например из полистирола, каркас 1 (см. фиг. 1), на котором расположен ме- тахшический экран 2, например из нержавеющей фольги, имеющий азимутальную кольцевую щель 3 для исключения короткозамкнутого витка (экран 2 может не использоваться, однако он упрощает согласование волновых сопротивлений слоем катушки). По экрану 2 намотан первый слой 4 катущ- ки, вьтолненный изолированным проводом, например с полиэтиленовой изоляцией, с шагом между витками (намотку можно производить с неизолированным

ческим экраном и в разрыв соединения смежных слоев,

3, Пояс Роговского по п.2, отличающийся тем, что азимутальные щели в смежных зкранах взаимно смещены.

S

проводом, но тогда необходимо экран 2 обмотать изолирующей пленкой, например из (фторопласта, и подобную изоляцию наложить на слой 4). Началь- ный конец 5 провода этого крайнего, в данном случае нижнего слоя 4 катушки, присоединен, например припаян, к экрану 2, На слое 4 расположен экран 6, выполненный, например из нержавеющей стали, с кольцевой азимутальной щелью 7 и слоя с толщиной стенки большей, например в 5 раз, глубины о скин-слоя на минимальной частоте диапазона измеряемого импульсного тока, определяемой по выражению

S 50,3:10 -, мм,

где р- удельное сопротивление материала экрана. Ом-см; - частота, эквивалентная длительности импульса измеряемого тока, Гц;

р- относительная магнитная про- , ницаемость материала.

{Выполнение этого условия для экр ана 2 не обязательно, так как под экраном 2 нет слоя катушки).

В. месте соединения слоев, т.е. в месте перехода проводника 8 из последнего витка слоя 4 во второй слой 9, располагаемый на экране 6 и намотанный аналогично слою 4 с шагом, в экране 6 выполнено отверстие (см. фиг. 2), и около него экраны 2 и 6 соединены электрически между собой проводником 10. Поверх слоя 9 размещен экран 1, вьтолненный аналогично экрану 6, со щелью 12, смещенной относительно щели 7. У конца 13 провода последнего витка слоя 9, расположенного во втором крайнем (верхнем) слое катушки, в экране 11 вьтопнено отверстие, и экраны 6 и

0

0

3 -12

1 I электрически соединены между собой проводником 14. Конец 13 через это отверстие подключен, например припаян, к контакту 15 нагрузочного резистора 16 пояса (резистивный слой резистора расположен на его цилиндрической поверхности и изображен жирными линиями), и через его резистивный слой и трубчатый проводник 17 соединены с эк)аном 1 1 . Сигнал с резистора 16 передается, например по кабелю, к регистратору (на чертеже не показано). Волновые сопротивления слоя 4 катушки относительно поверхности зкранов 2 и 6 и слоя 9 относительно экранов 6 и 11 согласованы между собой по величине, что достигается намоткой дополнительной изоляции на экраны 2 и 6 или разным шагом намотки слоев 4 и 9, так как величина их волнового сопротивления Z связана с числом витков uJ на единицу длины и с диаметром d витка соотношением

Z ft du)

где В - числовой коэффициент, зависящий от геометрии катушки пояса.

Изображенное на фиг. 3 устройство пояса Роговского аналогично показанному на фиг. 1 за исключением того, что в месте перехода слоя 4 в слой 9 и их соединения проводник 8 оголен и к нему одним выводом подключен, например припаян, дополнительный резистор 18, который вторым выводом соединен с экраном 1I. Таким образом сопротивление резистора 18 включено параллельно волновому сопротивлению слоя 4, так как волновое сопротивление этого слоя больше, чем волновое сопротивление слоя 9. Сопротивление этого резистора 18 выбрано таким, что общая величина сопротивления резистора 18 и волнового сопротивления слоя 4 равна величине волнового сопротивления слоя 9.

На фиг 4 дополнительно показано последовательное включение резистора 19 между вторым 9 и третьим слоями катушки, и изображен кабель 20, по которому сигнал с нагрузочного резистора 16 передается к регистратору Общая величина сопротивления последовательно включенных сопротивлений резистора 19 и волнового сопротивле

5 0 15 0

5

30

35

0

5

0

5

I4

ния слоя 9 равна волновому сопротив- лешио третьего слоя катушки.

Работа пояса состоит в следующем.

При прохождении по оси пояса импульса тока (по проводнику или пучка заряженных частиц) создается магнитный поток, который достигая пояса, проходит через щели 12 и 7 в экранах

IIи 6 и, пересекая сечения витков катушки пояса в слоях 4 и 9, индуцируют между концами 5 и 13 обоих слоев катушки импульсного ЭДС, прикладываемую к резистору 16 и передаваемую с него к регистратору. При этом через экраны 2 и 6 слоя 4 и экраны

6 и 11 слоя 9 течет обратный ток, равный по величине току в катушке пояса, создающий на активном сопротивлении экранов импульсное падение напряжения. Но так как толшзнна стенок экранов превьпаает глубину скин- слоя, то падение напряжения на сопротивлении экрана 6 со стороны слоя 4 не успевает за время импульса передаться на другую сторону поверхности экрана 6 и навести паразитный сигнал помех в витках слоя 9. Аналогично этому падение напряжения от обратного тока на сопротивление экрана 6 со стороны слоя 9 не оказывает влияния на витки в слое 4, что в совокупности уменьшает искажение помехами полезного сигнала на выходе пояса. Так как экраны 6 и 11 соединены между собой коротким проводником.10, расположенным около места соединения слоев - перехода конца 8 нижележащего слоя 4 в начало поверклежащего слоя 9, то создается непрерывная малоиндуктивная цепь для протекания обратного тока между экранами 2 и 6, практически не искажающая форму полезного сигнала. Возможное искажение здесь связано с изменением величины . волнового сопротивления на длине проводника 10; однако при сохранении между проводн жами 10 и 4 расстояния, равного расстоянию между экранами 2 и 6 , и выборе ширины проводников 10 и 14 в несколько раз большего диаметра провода слоев, это искажение не превьш1ает 0,1%, а его длительность близка к электрической длине рассматриваемого участка линии, составляющей в практических конструкциях пояса не более 0,02 10 с. Так как места перехода 4 и 9 согласованы по величине их волновых сопротивлений

512

и витки в слоях намотаны согласно, то это исключает возбуждение каких-либо паразитных колебаний в поясе, изменяющих форму полезного сигнала. Присоединение первого конца 5 катушки поя- са в крайнем - нижнем слое 4 к экрану 2 этого слоя и одновременно через проводник 10 - к экрану 6 образует малоиндуктивный контакт с минимальными нидуктивностью и емкостью и мини- мальной электрической длиной участка соединения. Такое присоединение не создает помех в полезном сигнале с пояса. Присоединение второго конца 13 катушки пояса в крайнем верх- нем слое 9 к выводу 15 нагрузочного резистора 6, а через резистор 16 и трубчатый проводник 17 - к экранз 11, соединенному проводником 14 с: экраном 6, также образует соедине- ние с малыми паразитными параметрами, что уменьшает искажение полезного сигнала пояса.

Вьшолнение пояса с многослойной катушкой увеличивает индуктивность

А-А

и электрическую длину пояса, что в совокупности повьш1ает точность измерения параметров импульсного тока - его формы, длительностей импульса тока, его фронта, спада и амплитуды. При этом смещение взаимного положения азимутальных кольцевых щелей 7 и 12 в экранах 6 и 11 уменьшает электрические емкостные связи между слоями и относительно элементов системы с измеряемым током, что снижает вероятность возбуждения высокочастотных резонансных колебаний в пояса и дополнительно уменьшает искажение полезного сигнала на выходе пояса и повышает точность измерения .

Работа пояса, показанного на фиг. 3 и 4, аналогична изложенной для пояса,.изображенного на фиг. I.

Результаты испытаний показали, что точность измерения (воспроизведения.) предложенньМ поясом импульс .ного тока по сравнению с прототипом повьш1ается не менее, чем в 5 раз.

ш

Фиг. 2

л

15

Фиг.З

17

Редактор Л. Лащкова

Составитель С. Вейский Техред И.Попович

Заказ 6642/4Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска1Я наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор В. Бутяга

Подписное