Устройство для измерения положения центра тяжести импульсных пучков заряженных частиц

 

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения - повышение относительной точности и стабильности измерения положения центра Тяжести импульсного пучка заряженных частиц. Устройство для измерения положения центра тяжести импульсных пучков заряженных частиц содержит магнитоиндукционные датчики тока и положения , замкнутый магнитопроводящий сердечник, систему формирования, систему нормировки сигналов, на вход которой подключены выходы датчиков. При этом на внутренней поверхности замкнутого магнитопровода выполнена по крайней мере одна пара полюсных наконечников , расположенных симметрично относительно его оси, обмотка магнитоиндукционного датчика тока размещена равномерно по сердечнику на участках между полюсными наконечниками.. Обмотка датчика положения размещена на полюсных наконечниках, а на выходе с обмоток датчиков включены дополнитель- - но введенные конденсаторы, емкости которых выбраны так, чтобы резонансные частоты колебательных контуров, образованных обмотками датчиков и конденсаторами, были различны. 3 ил. ton О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИд ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 H 05 H 7/00

®%69)ЩЦу 1

ИМ8@Р.щ

ФЙЯД ру

ОПИСАНИЕ HSOEPETEHHR

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (46) 23.07.92.Бюл. 1 27 (21) 4751014/21 (22) 20. 10,89 (72) В..М.Деняк, Н.В.Перун и Р.В.Владимиров (53) 621.384.6(088.8) (56) Владимиров Ю.В. и др, Магнитоиндукционный датчик положения центра тяжести импульсного пучка заряженных .частиц. Препринт ХФТЧ, 89-47, - М.:

НИИАтоминформ, 1989, Авторское свидетельство СССР

N 535869, кл. Н 05 Н 7/00, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ИМПУЛЬСНЫХ ПУЧКОВ

ЗАРЯЖЕННЬ Х ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения

I повышение относительной точности и стабильности измерения положения центра тяжести импульсного пучка заряженных частиц. Устройство для измерения положения центра тяжести импульсных

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для измерения положения центра тяжести импульсных пучков заряженных час" тиц.

Целью изобретения является повышение относительной точности и стабильности измерений.

На фиг. 1 приведена принципиальнофункциональная схема устройства; на фиг. 2 - общий вид одного из вариантов датчика; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу. мял

„, SU„1692291 А 1 пучков заряженных частиц содержит магнитоиндукционные датчики тока и положения, замкнутый магнитопроводящий сердечник, систему формирования, систему нормировки сигналов, на вход которой подключены выходы датчиков. При этом на внутренней поверхности замкнутого магнитопровода выполнена по крайней мере одна пара полюсных наконечников, расположенных симметрично относительно его оси, обмотка магнитоиндукционного дат,ика тока размещена равномерно по сердечнику на участках между полюсными наконечниками.

Обмотка датчика положения размещена на полюсных наконечниках, а на выходе а обмоток датчиков включены дополнитель-но введенные конденсвторы, емкости ко- (Д торых выбраны так, чтобы резонансные частоты колебательных контуров, обра- ( зованных обмотками датчиков и конденсаторами, были различны. 3 ил.

I еврей

Устройство состоит из обмоток 1 и

2 датчиков тока и положения пучка соответственно, размещенных на,одном общем замкнутом магнитопроводящем сердечнике 3, имеющем на внутренней поверхности по крайней мере одну пару противолежащих относительно центра 0 устройства полюсных наконечников

4, при этом обмотка 1 датчика тока размещена равномерно по сердечнику 3 на участках между полюсными наконечниками 4, а обмотка 2 датчика положения размещена на полюсных наконечни1()Я2 1

Ках 4, к обмоткам 1 и 2 да чиков под<, оединены емкости 5 и 6, причем резонансные частоты колебательных контуров, образованных индуктивностями обмоток 1 и 2 датчиков и емкостями 5 и

6, выбраны различнымиь а выходы датчиков подключены к системе 7 нормировки, Устройство работает следующим об- 10

-разом. При прохождении пучка заряжен«ных частиц через центр О датч«н<а, т.е. 1ри отсутствии смещения пучка Х от«носительно этого центра, сигнал

0(ЬХ) на выходе обмоток 2 датчика no" 15 т ожения равен нулю, а сигнал У(1д) на

Выходе обмотки 1 датчика тока пропорционален прошедшему через датчик току

I<1 пучка, т.е. ц(Ьх)-Oь U(IA) - 1„.

При смещении пучка относительно центра 0 датчика сигнал на выходе обмотки 2 датчика положения будет пропорционален величине смещения пучка 5.X 25 относительно его центра О и току I„ прошедшего через него пучка, т.е.: и(ьх,i„) õ т„, е на выходе обмотки 1 датчика тока

Сигнал будет таким же, как и при отсутствии смещения пучка, т.е.:

"(п) г °

Так как устройство имеет общий маг«1итопроводящий сердечник с полюсами, в обмотка 1 датчика тока и обмотка 2 р(атчика положения, намотанные на нем, сьбразуют с дополнительными емкостями 4О

5 и 6 резонансные контуры ударного возбуждения и для исключения взаимно" го влияния колебаний одного датчика Hcl другой в момент их работы резонансные частоты колебательных контуров выбраны отличными одна от другой (в конкретйом случае для датчика тока fp"7 кГц, в для датчика положения fr=70 кГц и

110 кГц), сигналы с выходов датчиков поступают на вход системы 7 нормировн и, на выходе которой получаем сигнал, пропорциональный только величине смещения пучка относительно центра

0 устройства, т,е.

u(6X т,) ЬХ 1 55 цбхй"- -L-" "й -- — ьх., 11(п) >я

Этот сигнал в виде аналоговой или цифровой величины можно использовать для определения смещения пучка и.. использовать его как сигнал обратной связи для удержания пучка в заданном месте.

Для того, чтобы устройство работало дополнительно по какой-либо дру- . гой координате, например У, его сердечни« должен иметь еще одну пару йротиволежащих, расположенных перпендикулярно имеющимся полюсных наконечников, также с условием различия резонансной частоты от имеющихся.

На фиг. 3 приведены эпюры сигналов, проходящих по тракту устройства в точках: а - импульс тока пучка заряженных частиц, прошедшего через датчик; б - амплитуда и форма сигнала на выходе обмоток датчика тока; в - амплитуда и форма сигнала на выходе обмоток датчика положения, его начальная фаза определяет направление . смещения пучка относительно центра устройства; г - сигнал на выходе системы нормировки, амплитуда которого зависит только от величины смещения пучка от" носительно центра устройства.

Амплитуду каждого сигнала датчи" ков положения после интегрирования нормируют на амплитуду сигнала датчика тока, Амплитуда сигнала на выходе системы нормировки пропорциональна величине смещения пучка в виде аналоговой величины и использовалась в дальнейшем как сигнал обратной связи для стабилизации положения пучка.

Известно, что погрешность измерения, как мгновенную, так и долговременную можно определить flo формуле

6п Яь (1) ь гДе Н f(<1<,<1,...,<1в) погРешность измерения устройства, являющаяся функцией параметров элементов, входящих в это устройство;

А," " коэффициент влияния погрешности элемента «а все устройство; .

-"- - — относиТельная погрешность

i-го элемента, входящего в устройство.

Так как в данном устройстве отсутствует второй сердечник, относительно которого постоянно. необходимо произ Ъг1

Фы2

5 1692г водить нормировку амплитуды выходного сигнала, то согласно формуле (1) по каждому параметру сердечников устройства, а именно: ТК р-температурный коэффициент магнитной проницаемости, 5

Рр - начальная дезаккомодация магнитной проницаемости, - коэффициент радиационной стойкости, коэффициент старения сердечника и т.д., относительная погрешность измерения устД11 ройства -. — в этом устройстве всегда

Ь в два раза меньше, так как количество элементов-сердечников, слагаемых формулы (1), уменьшилось в два раза.

Это же можно сказать о стабильности измерения.

В ! ф о р м у л а и з .о б р е т е н и я 20

Устройство для измерения положения центра тяжести импульсных пучков заряженных частиц, содержащее магнитоI индукционные датчики тока и положения

91

6 пучка, замкнутый магнитопроводящий сердечник, систему норм.бровки сигналов, на вход которой подключены выходы датчиков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения относительной точности и стабильности измерения, на внутренней поверхности замкнутого магнитопровода выполнена по крайней мере одна пара полюсных наконечников, расположенных симметрично относительно его оси, обмотка магнитоиндукционного датчика тока размещена равномерно по сердечнику на участках между сополюсными наконечниками, обмотка датчика положения размещена на полюсных наконечниках, при этом на выходе обмоток датчиков включены дополнительно введенные конденсаторы, емкости которых выбраны так, чтобы резонансные частоты колебательных контуров, образованных обмотками датчиков и конденсаторами, были различны.

11i92291

ОP r) Cl(kt42)

9(аХ

«РыЗ. 3

Составитель Е.Громов

Редактор С.Окина Техред M.Моргеитал Корректор С.Шенмар

Ь ФЮМФВЮЮЭВФ «б, «Ь ЮФЭИВЮФВЭВФВЮ40

Заказ 2826 Тираж Подписное

Р14ИИПИ Госудврственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113335, москва, Ж-35, Раушская наб., д. й/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 131