專利名稱：一種脈沖磁化曲線測量電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于高電壓技術和脈沖功率技術領域，更具體地，涉及一種測量鐵芯脈沖磁化曲線的電路。
背景技術：
隨著脈沖功率技術的快速發(fā)展，快前沿的高電壓脈沖得到了廣泛的應用。在脈沖大電流開關領域，常采用高電壓脈沖觸發(fā)兩電極開關導通；在高壓測量領域，常用高電壓方波檢測沖擊電壓分壓器的方波響應；在超寬帶源中，利用高電壓脈沖的前沿時間調節(jié)透射譜的高頻成分。不同領域對高壓脈沖發(fā)生器的需求呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢，促進了一批結構緊湊、技術簡單、造價低廉的高壓脈沖發(fā)生器的發(fā)展。此外，在脈沖功率領域，磁開關法常用于進行脈沖壓縮。該方法利用磁開關的非線性電感實現(xiàn)開關功能，磁開關由軟磁鐵芯制成。磁開關法、磁脈沖壓縮網絡法具有高重頻、高穩(wěn)定性、低損耗及壽命長等優(yōu)點，進行脈沖壓縮時有效克服了火花隙開關、閘流管、晶閘管等大功率開關性能的不足給脈沖功率系統(tǒng)帶來的限制。伴隨著新型軟磁材料的快速發(fā)展及軟磁材料性能的不斷提高，以往鐵芯式脈沖變壓器及磁開關面臨的體積過大、高頻響應性能差等問題得到了有效改善。鐵芯式脈沖變壓器重新被引入到新型緊湊化高壓脈沖發(fā)生器的研制中；磁開關法也在脈沖壓縮領域也得到了越來越廣泛的采用。由于是基于軟磁鐵芯制備而成，鐵芯式脈沖變壓器及磁開關中所用軟磁鐵芯性能的優(yōu)劣直接決定了裝置工作的可靠性。在上述裝置中，鐵芯需要滿足裝置工作條件對伏秒積與電感等參數(shù)的要求，而這些參數(shù)與裝置的工作狀態(tài)密切相關。工作條件一旦改變，就需要相應調整這些參數(shù)。鐵芯式脈沖變壓器及磁開關通常工作在脈沖條件下，在設計制作時需要熟知鐵芯材料在脈沖條件下的磁性能參數(shù)。鐵芯生產廠家提供的鐵芯磁性參數(shù)通常是在直流或工頻條件下測得的。而高頻激勵下，鐵芯由于趨膚效應及渦流等影響，高頻下的損耗較低頻時大的多，且磁滯回線在寬度上與低頻時相差很大。對直流或工頻條件下測得的鐵芯磁性能不能直接應用到脈沖條件下，因此對脈沖條件下裝置的設計參考價值不大。而目前對鐵芯在脈沖條件下磁性能參數(shù)的測量研究較少，在僅有的一些研究中還存在脈沖磁化測量方法不一、電路結構復雜等問題。

實用新型內容針對上述缺陷，本實用新型的目的在于提供一種測量鐵芯脈沖磁化曲線的電路，該測量電路結構簡單、便于操作，旨在解決現(xiàn)有測量方法中電路結構復雜的問題。本實用新型所采用的技術方案是一種脈沖磁化曲線測量電路，包括供電電源、升壓變壓器、充電單元、儲能電容器、開關元件、限流電阻；所述供電電源通過升壓變壓器與充電單元串聯(lián)，用于對儲能電容器進行充電；所述開關元件一端與儲能電容器、充電單元并聯(lián)，另一端與穿過鐵芯導線相連并與限流電阻串聯(lián)構成放電回路；[0008]作為本實用新型進一步改進，所述充電單元采用半波整流方式；作為本實用新型進一步改進，所述開關元件為機械開關；作為本實用新型進一步改進，所述開關元件為脈沖晶閘管的半導體開關。本實用新型通過對儲能電容器充電后，控制開關元件導通，儲能電容器進行放電。導線從所要測量閉合鐵芯中心穿過，形成放電回路。同時，為了調節(jié)放電回路中的放電電流，在該回路中預先接入有限流電阻。進一步，供電電源為市電，充電單元采用半波整流充電方式或倍壓電路方式，開關元件選擇機械開關或脈沖晶閘管等半導體開關。利用示波器測量放電回路中導線穿過鐵芯磁環(huán)前后兩端間的電壓及放電回路中的電流波形及數(shù)據(jù)，經過處理，即可得到相應磁化速率下的鐵芯脈沖磁化曲線,進一步的,可以獲得鐵芯的脈沖磁性能。通過本實用新型所構思的以上技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下的有益效果:(I)本實用新型通過調節(jié)所選開關元件的開通特性，對鐵芯的脈沖磁化速率進行粗調；通過調節(jié)儲能電容器的電容量、充電電壓及限流電阻的大小，對鐵芯的脈沖磁化速率進行細調，以使脈沖磁化速率滿足實際需要。該調節(jié)方法簡單方便。(2)本實用新型利用儲能電容器的充放電進行鐵芯脈沖磁化曲線的測量，這種方法相較于現(xiàn)在常用的將鐵芯置于實際應用回路進行測量，操作簡便。且可以基于此電路制成相關參數(shù)可調的裝置，對不同使用環(huán)境所用鐵芯進行脈沖磁化曲線的測量。

圖1是本實用新型測量鐵芯脈沖磁化曲線的電路。圖2是本實用新型測量電路測得的電流電壓波形圖。圖3是本實用新型測量電路測得的脈沖磁化曲線圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，本實用新型為一種測量鐵芯脈沖磁化曲線電路包括供電電源1、升壓變壓器2、充電單元3、儲能電容器4、開關元件5、所測量鐵芯6及限流電阻7。供電電源I通過升壓變壓器2與充電單元3相連，用于對儲能電容器4充電。在本實施方式中，充電單元3采用半波整流方式。開關元件5 —端與充電單元3、儲能電容器4相連，另一端與通過鐵芯磁環(huán)的導線相連。在本實施方式中，開關元件選擇機械開關。導線從鐵芯磁環(huán)的內環(huán)通過，與限流電阻7相連。本實用新型的工作原理如下:供電電源I通過升壓變壓器2與充電單元3相連，用于對儲能電容器4充電。儲能電容器4充電完成后，控制開關元件5導通，儲能電容器4瞬時放電，儲能電容器4、開關元件5、鐵芯6、限流電阻7組成放電回路。鐵芯6在測試之前需要采用措施進行復位。開關元件5剛閉合時，放電回路中電流很小，鐵芯6構成的磁開關等效電感很大，此時放電回路中電壓主要降落在鐵芯6構成的磁開關兩端。隨著放電回路中電流增大，鐵芯6迅速飽和，由鐵芯6構成的磁開關由斷開狀態(tài)過渡到閉合狀態(tài)。通過調節(jié)儲能電容器4的電容量、儲能電容器4上充電電壓及限流電阻7的大小可以調節(jié)儲能電容器4、開關元件5、鐵芯6及限流電阻7組成的放電回路中的電流，從而調節(jié)鐵芯6構成磁開關的磁化速率。利用測量儀器測量放電過程中由鐵芯6構成磁開關兩端的電壓U及放電回路中電流I的大小，如圖2所示。再利用安培環(huán)路定律及法拉第電磁感應定律即式(I)和式(2)進行計算Η =~γ⑴5 = Jt/di⑵式中，N為放電回路中導線在鐵芯磁環(huán)上繞的匝數(shù)，I為鐵芯6平均磁路長度，S為鐵芯有效截面積。利用式(I) (2)求得鐵芯6磁環(huán)的磁場強度H及磁感應強度B，對所得結果進行作圖，可得圖3所示，圖3即為該磁化速率下，鐵芯6的脈沖磁化曲線。進一步的，利用圖3結合式(3)可得鐵芯6在該磁化速率下的對應每點的脈沖磁導率。μ = —(3)`
H通過調節(jié)儲能電容器4充電電壓及電容量及放電回路限流電阻7的大小，即可調節(jié)鐵芯6的磁化速率，由此可得對應不同鐵芯磁化速率下的脈沖磁化曲線及脈沖磁導率。
`[0034]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種脈沖磁化曲線測量電路，用于測量鐵芯磁化曲線，其特征在于該電路包括供電電源、升壓變壓器、充電單元、儲能電容器、開關元件、限流電阻； 所述供電電源通過升壓變壓器與充電單元串聯(lián)，用于對儲能電容器進行充電； 所述開關元件一端與儲能電容器、充電單元并聯(lián)，另一端與與穿過鐵芯導線相連并與限流電阻串聯(lián)構成放電回路。
2.一種脈沖磁化曲線測量電路，其特征在于，所述充電單元采用半波整流方式。
3.—種脈沖磁化曲線測量電路，其特征在于，所述開關元件為機械開關。
4.一種脈沖磁化曲線測量電路，其特征在于，所述開關元件為脈沖晶閘管的半導體開關。
專利摘要本實用新型公開了一種測量鐵芯脈沖磁化曲線電路，用于測量鐵芯磁化曲線，其中，該電路包括供電電源、升壓變壓器、充電單元、儲能電容器、開關元件、限流電阻；所述供電電源通過升壓變壓器與充電單元用串聯(lián)，用于對儲能電容器進行充電；所述開關元件一端與儲能電容器、充電單元并聯(lián)，另一端與與穿過鐵芯導線相連并與限流電阻串聯(lián)構成放電回路。本實用新型通過測量鐵芯兩端電壓及放電回路中的電流，經過數(shù)據(jù)處理，得到鐵芯的脈沖磁化曲線。本實用新型的電路結構簡單，便于對不同磁化速率下的鐵芯脈沖磁化曲線進行測量。
文檔編號G01R33/12GK203054206SQ20132002627
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權日2013年1月16日
發(fā)明者羅斌 申請人:羅斌