CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 280 1975
ФАЗОМЕТР ДЛЯ БЕТАТРОНА
А. П. ГРИГОРЬЕВ, В. Е. ОГАРКОВ, О. А. ШЕВЧЕНКО
(Представлена научным семинаром НИИ ЭИ)
В настоящее время имеются некоторые достижения в области измерений фазовых неоднородностей магнитного поля. Однако, как указывается в работе [1], существующие методы измерения недостаточно полно удовлетворяют возросшим требованиям и нуждаются в усовершенствовании. В частности, в связи с широким внедрением бетатронов в промышленность, медицину и организацией их серийного производства необходимо повышение производительности настроечных работ, в том числе работ, связанных с измерением фазовой неоднородности магнитного поля. Опыт работы по измерению фазовой структуры магнитного поля бетатрона показывает, что процесс измерения требует больших затрат труда и времени, причем измерительные операции выполняют высококвалифицированные операторы. В связи с этим целесообразнее измерение фазовой неоднородности осуществлять путем преобразования временного интервала (или фазы), задаваемого датчиками нуля поля (например, пиковыми трансформаторами) в напряжение без применения осциллографа или других средств Еизуялыюй индикации. В литературе описаны подобные фазометры. Одним из их недостатков является неопределенность знака измеряемого фазового сдвига [2, 3], что существенно затрудняет, а иногда и исключает возможность автоматизации процесса измерения.
Известно, что при автоматизации процесса измерения и анализа фазовой неоднородности магнитного поля возможно увеличение производительности труда почти в 100 раз [1], при этом существенно уменьшаются погрешности измерения (промахи, неточность установки датчика поля по азимуту и др.)- Вышеизложенные обстоятельства показывают актуальность разработки измерительных приборов и средств и, в частности, фазометров для бетатронов.
Авторами был предложен принцип построения фазометра [4], позволяющего одновременно определять как величину, так и знак сдвига фаз между магнитными потоками на различных азимутах (т. е. отставание или опережение одного потока относительно другого).
Ниже приведен вариант реализации предложенного принципа, разработанный и испытанный в НИИ ЭИ. Используя принципиальную схему (рис. 1) и диаграмму напряжений (рис. 2), кратко рассмотрим работу схемы. Импульсы отрицательной полярности с контрольного и измерительного датчиков (к. д., и. д.) усиливаются триодами 72-711 и 72Л*.. К-д. устанавливается неподвижно, а и. д. перемещается по азимуту в магнитном поле бетатрона. После усиления импульс с к. д. поступает на запуск ждущего мультивибратора Лг. Длительность положительного
2 — 69 * 17
-У
Рис. 1. Принципиальная схема
Икд О
иИА
О
ит
О
ии
о
Тжм
, > к ,
В
а)
о о
и>ки О
ит
О О
I I
J-.lL
Да I &
б).
Рис. 2. Диаграммы напряжений
импульса т>к.м со ждущего мультивибратора выбирается заведома большей максимально возможного сдвига по фазе магнитных потоков для данного типа бетатронов. В рассматриваемой схеме было принято значение тж.м = 50 мксек.
Импульс с измерительного датчика усиливается (7г Л4) и через фа-зоипвсртор 72 Л4 и диод Д6 поступает на вход симметричного триггера Л3. Возвращение триггера в исходное состояние осуществляется отрицательным импульсом, полученным в результате дифференцирования заднего фронта импульса со ждущего мультивибратора, который через катодный повторитель х/2 и диод Д2 поступает на другой вход триггера. Длительность импульса с триггера тт может быть либо меньше длительности тж.м, когда импульс с и. д. отстает от импульса с к. д., либо больше Тж.м» если импульс с и. д. опережает импульс с к. д. Проведя операцию суммирования полученных разнополярных импульсов (или вычитания — при однополярных импульсах), получим соответственно положительный, либо отрицательный импульс, длительность которого пропорциональна фазовому сдвигу, а полярность указывает на очередность следования импульсов с и. д. и к. д.
В предложенной схеме используются однополярные (положительные) импульсы со ждущего мультивибратора и триггера/ вычитание осуществляется в балансном каскаде Л5, в плечи которого включен измерительный прибор.
Укажем назначение некоторых элементов схемы. Резистором R35 осуществляется установка нуля при включенном приборе и при отсутствии сигналов на входе, а также в случае смены ламп. Резистор R34 служит для регулировки чувствительности прибора. Амплитуда импульса со ждущего мультивибратора устанавливается резистором Rio. Резистором R6 пользуются в процессе настройки ждущего мультивибратора. Результат измерения считывается со стрелочного прибора (микроамперметра) с нулем посредине шкалы, при этом величина отклонения; стрелки от нуля пропорциональна интервалу между импульсами с к. д. и и. д., а направление отклонения ее указывает на знак сдвига фаз. Для: расширения диапазона измерений прибор может иметь переключатель.
Нетрудно видеть, что при использовании предложенной схемы процесс измерения фазовой неоднородности магнитного поля может быть легко автоматизирован, для чего с помощью электрического привода измерительному диску с установленным на нем и. д. необходимо придать равномерное вращение [3], а на низкоомном выходе балансного каскада включить самопишущий прибор.
К числу достоинств описанной схемы можно отнести более высокую производительность труда за счет уменьшения количества операций при измерениях, большую точность измерений (при амплитудных измерениях с помощью осциллографа имеет место погрешность л; 10% [5]), возможность автоматизации процессов измерений, отсутствие необходимости градуировки датчиков.
К недостаткам схемы, выявленным при настройке и испытаниях схемы, следует отнести некоторые затруднения в получении равнозначных значений шкал при положительных и отрицательных сдвигах, получающихся за счет неидентичности форм складываемых импульсов, однако они могут быть устранены тщательной настройкой либо применением в схеме дополнительных каскадов для нормализации импульсов (ограничителей сверху).
В настоящее время закапчиваются испытания модифицированной схемы на транзисторах, в основу работы которой положен тот же принцип.
ЛИТЕРАТУРА
1. JI. М. Ананьев, С. Ф. Василевский. Анализ погрешностей и производительности компенсационного фазомагнетометра. Известия ТПИ, т 180 1971.
2. А. М. Мерс он. Радиоизмерительная техника. М., «Энергия», Т967.
3. JI. М. Ананьев и др. Индукционный ускоритель электронов — бетатрон. М., Госатомиздат, 1961.
4. А. П. Григорьев, В. Е. Огарков. Фазометр для измерения фазовой неоднородности магнитного поля. Авторское свидетельство, Л'Ь 312399 от 28 мая 1970 года.
5. М. И. Грязнов и др. Измерение импульсных напряжений. «Советское радио», 1969.
