Пояс Роговского Советский патент 1982 года по МПК H01J43/00 

I

Изобретение относится к области электроиэмерений и может быть применено как датчик параметров импульсного тока.

По основному авт.св. 1 651429 известен пояс РОГОВСКОГО, содержа1 91й тороидальную однослойную катушку из провода, установленную на опорных изоляторах с отверстиями в металлическом герметичном и полом внутри экране с кольцевой щелыо, в которой размещена диэлектрическая прокладка, а внутренняя полость экрана запол на диэлектриком и соединена трубками с гидросистемой, причем один вывод катушки подключен к экрану непосредственно, а другой - через нагрузочное сопротивление.

Этот пояс РОГОВСКОГО обеспечивает измерение амплитудных параметров импульсов тока в большом динамическом диапазоне за счет дистанционного оперативного регулирования чувствительности пояса при сохранении неif.

измениой его постоянной интегрирования .

Недостатком пояса РОГОВСКОГО является большая погрешность измерений амплитудных и временных параметров импульса из-за регистрации помех на фронте и верште сигнала с нагрузочного сопротивления пояса, обусловленных паразитными резонансны вI колебаниями в катушке пояса,

to возникающими из-за наличия емкости меязду витками катушки и ее сердечником и экраном, из-за иеточности в соблюдении шага между витками по длине катушки и (или) различия волISнового сопротивления катушки по ее азимуту из-за неоднородности указанного шага и неточностей изготовления катушки и экрана и их взаимного расположения, а также обусловленных

ао возбуждением резонансных колебаний в полости экрана, представляющей собойполый объемный резонатор. Эти помехи особенно существенны в

v наносекундном диапазоне измерения и возрастают при смещении цепи измеряемого тока от оси пояса. Цепью изобретения является повышение точности измерений параметров импульса тока путем уменьшения амплитуд и длительности резонансных электрических колебаний в катушке пояса и в полости экрана. Данная цель достигается тем, что в поясе Роговского, содержащем тороидальную однослойную катушку из .провода,, установленную на опорных изоляторах с отверстиями в металлическом герметичном и полом внутри экране с кольцевой щелью, в которой размещена диэлектрическая прокладка а внутренняя полость экрана заполне на диэлектриком и соединена трубками с гидросистемой, причем один вывод катущки подключен к экрану непосредственно, а другой - через нагрузочное сопротивление, опорные изоляторы катушки и прокладка в кольцевой щели.экрана выполнены из резистивного объемно-проводящего материала, например, из проводящего полиэтилена, причем кажда1й изолятор в местах его опор электрически соединен с катушкой и экраном. Такое выполнение опорных изолято ров и электрическое соединение их в поясе Роговского увеличивает за счет активного сопротивления изоляторов затухание электрических резо нансных колебаний, возбуждаемых в катушке и распространяющихся по ней при измерении поясом импульсного тока. Выполнение прокладки, размещаемой в кольцевой щели экрана пояса, из резистивного объемно-проводящего материала и электрическое соединение ее по всей длине щели со стенками экрана в щели увеличив ет затухание электрических колебан обусловленных собственно резонансо iполости экрана и имеющих длину вол ны, сравнимую с поперечны р1 размерами полости экрана, гашение этих колебаний достигается нагружением входа полости экрана активным сопротиалением прокладки. Увеличение затухания обоих видов указанных ре зонансных колебаний уменьшает длительность и амплитуды паразитных колебаний, модулирукадих на фронте и вервтне полезный сигнал на нагру ;ЗОчном сопротивлении пояса от изме ряемого импульса тока, что повышае 4 точность измерений параметров импульса тока. На фиг. I и 2 приведено устройство пояса Роговского в 2-х проекциях{ на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. Металлический экран 1 выполнен разъемным из двух частей. Полость экрана герметизирована тремя уплотняющими прокладками 2, например, резиновыми, размещенными в кольцевых пазах. В кольцевой щели между частями экрана размещена прокладка 3 из объемно-проводящего резистивного материала, например проводящего полиэтилена или компаунда на основе эпоксидной смолы с добавками ацетиленой сажи (целесообразно применение материалов, химически не взаимодействующих с изолирующими жидкостями, нагнетаемыми в полость экрана, в частности воды, спирта, конденсаторного масла, глицерина и др.). Прокладки сжаты винтами 4 и 5, причем винты 4 - металлические, 5 - из диэлектрика, в частности капрона. Однослойная тороидальная катушка 6 намотана на каркасе 7, которым может служить каркас из вы,сокочастотного диэлектрического материала, например полистирола или фторопласта, или сердечник из ферромагнетика с изоляцией на поверхности сердечника. Положение катушки в полости экрана зафиксировано посредством опорных изоляторов 8 в виде шайб, выполненных из объемно-проводящего резистивного материала, например проводящего полиэтилена. Шайбы имеют сквозные- отверстия в их стенках, шайбы предварительно разрезают по диаметру и после установки на катушку обе половины скрепляют, например склеивают. Опорные изоляторы размещены на одинаковых расстояниях по длине катушки, причем каждый изолятор в месте его опоры на катушку электрически соединен с витком катушки и в месте его второй опоры на экран с экраном по всей поверхности опоры. Полость экрана соединена посредством трубок 9 с гидравлической системой 10. Величина активного сопротивления каждого опорного изолятора 8 между точками его соединения с катушкой и экраном должна превышать примерно в 20 раз и более величину активного сопротивления нагрузки пояса, чтобы не уменьшать амплитуд ную чувствительность пояса, типичная величина сопротивления изолято ра - несколько кОм. Общее сопротив ление прокладки 3 между ее поверхностями, примыкающими к стенкам экрана в щели, выбирается из тех же условий, что и для опорного изолятора. Работа пояса Роговского состоит в следующем. При прохождении по оси пояса импульса тока по проводнику или тока пучка заряженных частиц создается |Магнитный поток, который, проникая через прокладку 3 в щели в экране 1, индуцирует импульсную ЭДС между концами катушки 6 и возбуждает распространяющиеся по катушке паразитные резонансные высокочастотные колебания и резонансные колебания собственно в полости экрана. Распро страняющиеся по катушке 6 колебания подавляются активными сопротивления ми опорных изоляторов 8 на длине катушки между этими изоляторами. Ко лебания в полости экрана гасятся за счет нагружения входа щели экрана активным сопротивлением прокладки 3. В результате уровни помех резонансных паразитных колебаний уменьшаются, а форма сигнала на нагру13ОЧНОМ сопротивлении пояса воспроиз водит форму импульса измеряемого тока, что повышает точность измерения его амплитуды, длительности собственно импульса, его фронта и среза. Испытан экранированный пояс Роговского со средним диаметром каркаса 7 катушки 1046 мм. Катушка 6 содержала 400 витков провода ПЭВ-0,53 с шагом 8,2 мм. Опорные изоляторы 8 в виде шайб с радиальным разрезом и прокладка 3 в кольцевой щели изготовлены из проводящего полиэтилена с содержанием сажи а экран 1 прямоугольного сечения из нержавеющей стали Х18Н10Т. Опорные изоляторы размещались равномерно по окружности через кажделе 5 см в месте примыкания шайбы к катушке 6 удалялась изоляция на части длины одного из витков. Нагрузкой пояса служил специальный резистор 1,4 Ом в мапоиндуктивном исполнении. Расче 05 . 4 кое время нарастания пояса около .,4НС. Полость экрана заполнялась дистиллированной водой или элегазом Оказалось, что при измерении импульсов.тока с длительностью по основанию и фронта соответственно 20 и 1.5НС пояс воспроизводит импульса, затягивая фронт на 0,2 НС. При регистрации этого же тока поясом Роговского, описанного в основном изобретении, изоляторы и прокладка в котором выполнены из непроводящего полиэтилена (баз добавки сажи), фронт и вершина сигнала были промодулированы колебаниями со средней частотой около 500МГц, а амплитуда колебаний составляла около 50% от амплитуды полезного сигнала. Замена шайб на объемнопроводящие уменьшила амплитуду высокочастотных колебаний в 3 раза, а последукщая замена прокладки на объемно-проводящую снизила амплитуду помехи в итоге в 10-12 раз и сократила длительность модуляции во времени в раз. Таким образом, предложенный пояс PCговского увеличивает точность измерений амплитудных и времеиных параметров импульса тока путем уменьшения в 5 и более раз амплитуд и длительности резонансных электрических колебаний в катушке пояса и в полости экрана. Предложенный пояс Роговского перспективен для измерения импульсов тока с наносекундной длительностью фронта и (или) импульса. Формула изобретения Пояс Роговского по авт.св. №631429, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений параметров импульса тока путем уменьшения амплитуд и длительности резонансных электрических колебаний в катушке пояса и в полости экрана, опорные изоляторы и прокладка в Кольцевой щели экрана выполнены из резистивного объемно-проводящего материала, при этом каждый опорный изолятор в местах его опор электрически соединен с катушкой и с экраном.