一種四極磁鐵磁中心的測量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種四極磁鐵磁中心的測量方法及裝置，該方法利用四極磁鐵磁中心處磁場為0的特點，通過將四極磁鐵放置在一個可平移的轉(zhuǎn)臺上，然后將通有電信號的銅絲垂直穿過四極磁鐵的中心孔，并調(diào)節(jié)電信號的頻率f使其與銅絲的共振頻率相同；在移動磁鐵的同時監(jiān)測銅絲的振動情況，直至無法監(jiān)測到振幅，此時銅絲與四極磁鐵的磁中心重合，得到一磁鐵位置；再次旋轉(zhuǎn)四極磁鐵，按照相同的方法使銅絲與四極磁鐵的磁中心重合，又得到一磁鐵位置，通過兩次所得到的磁鐵位置，計算磁中心偏離機械中心的相對坐標。該方法對于其它磁中心處場強為0的磁鐵也是可行的，與現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)線圈方法和三維霍爾探頭點測法相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
【專利說明】—種四極磁鐵磁中心的測量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加速器中所用磁鐵的測量，具體涉及四極磁鐵磁中心的測量。
【背景技術(shù)】
[0002]四極磁鐵能夠在其孔徑內(nèi)部形成線性分布的磁場，是加速器中常用的聚焦原件。目前四極磁鐵可分為電磁鐵與永磁鐵，電磁鐵常以對稱的四個極頭為特征，其結(jié)構(gòu)通常如圖4所示，而永磁鐵常做成軸對稱的空心柱形，其結(jié)構(gòu)如圖1中的待測磁鐵。在加速器技術(shù)中四極磁鐵磁中心的測量必不可少，在磁鐵準直安裝時通常需要使標準粒子軌道與磁中心重合以保證聚焦效果。如果束流偏離四極磁鐵的磁中心，它將受到額外的一個二極磁場偏折力，影響束流軌道。只有精準的測量出磁中心在磁鐵的相對位置，才有精確安裝的可能。在磁鐵測量中，一般尋找磁中心相對機械結(jié)構(gòu)對稱中心(簡稱機械中心)的相對位置。
[0003]目前高精度的磁中心測量一般采用旋轉(zhuǎn)線圈法和三維霍爾探頭點測法。旋轉(zhuǎn)線圈法主要通過傅里葉分析來還原磁場形態(tài)。線圈在四極磁鐵孔徑內(nèi)旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，將此電信號積分后進行傅里葉分析就可還原出場的形態(tài)，并定出磁中心位置。旋轉(zhuǎn)線圈法精度可以很高(微米)，但是裝置復(fù)雜，為了保證高精度常需要定做龐大的機床，造價很高。三維霍爾探頭點測法是一種直接測量的方法，主要是利用霍爾探頭逐點測量磁鐵孔徑中的磁感應(yīng)強度來進行磁場的還原，進而得到磁中心位置。該方法依賴于高精度的機械以及測磁裝備，對硬件要求很高。并且由于霍爾探頭難以做得很小，對磁鐵孔徑也有一定要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有磁中心的測量方法所采用的裝置復(fù)雜、對硬件要求高的技術(shù)問題，本發(fā)明提供四極磁鐵磁中心的測量方法及裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0006]一種四極磁鐵磁中心的測量方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0007]1)將四極磁鐵放置在可平移的轉(zhuǎn)臺上；
[0008]2)被重物懸吊拉伸且通有電信號I = 10Sin wt的銅絲垂直穿過四極磁鐵的中心孔；調(diào)節(jié)電信號的頻率f與銅絲的共振頻率相同；
[0009]3)在水平面內(nèi)X，y兩個方向移動四極磁鐵，同時監(jiān)測銅絲在水平面內(nèi)X，y兩個方向的振幅，直至無法監(jiān)測到振幅，則此時銅絲與四極磁鐵的磁中心重合；
[0010]4)記錄轉(zhuǎn)動前的磁鐵位置(X1,Y1)；
[0011]5)將四極磁鐵繞豎直軸旋轉(zhuǎn)180，重復(fù)步驟3)，記錄轉(zhuǎn)動后的磁鐵位置(X2，Y2)；
[0012]6)計算磁中心在旋轉(zhuǎn)前的坐標方向下偏離機械中心(即磁鐵的幾何對稱中心)的相對坐標為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種四極磁鐵磁中心的測量方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將四極磁鐵放置在可平移的轉(zhuǎn)臺上； 2)被重物懸吊拉伸且通有交流電信號的銅絲垂直穿過四極磁鐵的中心孔；調(diào)節(jié)電信號的頻率f與銅絲的共振頻率相同； 3)在水平面內(nèi)x，y兩個方向移動四極磁鐵，同時監(jiān)測銅絲在水平面內(nèi)x，y兩個方向的振幅，直至無法監(jiān)測到振幅，則此時銅絲與四極磁鐵的磁中心重合； 4)記錄轉(zhuǎn)動前的磁鐵位置(X1J1)； 5)將四極磁鐵繞豎直軸旋轉(zhuǎn)180度，重復(fù)步驟3)，記錄轉(zhuǎn)動后的磁鐵位置(X2，Y2)； 6)計算磁中心在旋轉(zhuǎn)前的坐標方向下偏離機械中心的相對坐標為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四極磁鐵磁中心的測量方法，其特征在于: 所述步驟5)中的豎直軸為垂直于水平面的任意軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四極磁鐵磁中心的測量方法，其特征在于: 所述步驟3)中利用光電對管來監(jiān)測銅絲的振動振幅并輸出電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四極磁鐵磁中心的測量方法，其特征在于: 在步驟3)監(jiān)測振幅時，利用示波器平均信號的做法接收光電對管的輸出電壓信號以抑制高頻噪音。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四極磁鐵磁中心的測量方法，其特征在于: 所述步驟I)中的四極磁鐵磁極的兩條切線方向與平移臺的X，y軸相平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四極磁鐵磁中心的測量方法，其特征在于: 所述步驟2)還包括將重物浸沒于水中或其它起阻滯作用的液體中的步驟。
7.一種四極磁鐵磁中心的測量裝置，其特征在于: 包括平移臺、放置在平移臺上的轉(zhuǎn)臺、放置在轉(zhuǎn)臺上的待測四極磁鐵、用于測量磁鐵X、y方向位置的測距單元、被重物懸吊拉伸且垂直穿過四極磁鐵的中心孔的銅絲、給銅絲提供電信號I = 10Sin wt的信號發(fā)生器、用于監(jiān)測銅絲振動的光電監(jiān)測單元、用于接收光電監(jiān)測單兀輸出信號的不波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的四極磁鐵磁中心的測量裝置，其特征在于:所述光電監(jiān)測單元包括分別放置在x、y方向的兩個光電對管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的四極磁鐵磁中心的測量裝置，其特征在于:所述測距單元包括分別放置在X、y方向的兩個激光測距儀或千分表。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的四極磁鐵磁中心的測量裝置，其特征在于:還包括用于浸沒重物起阻滯作用的水槽。
【文檔編號】G01R33/02GK104019730SQ201410298169
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】王百川, 鄭曙昕, 王忠明, 邱孟通, 王學(xué)武 申請人:西北核技術(shù)研究所, 清華大學(xué)