Пояс роговского

 

(72) Авторы изобретения

А.И.Герасимов и Е.Г.Дубинов (71) Заявитель (54) пОЯс PoroacKoro

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

По основному авт.св. Вб51429 известен пояс Роговского, содерщащий тороидальную однослойную катушку из провода, установленную на опорных изоляторах с отверстиями в металлическом герметичном и полом внутри экране с кольцевой щелью, в которой

ФО размещена диэлектрическая прокладка, а внутренняя полость экрана заполнена диэлектриком и соединена трубками с гидросистемой, причем одни вывод !

3 катушки подключен к экрану непосредственно, а другой — через йагруэочное сопротивление.

Этот пояс Роговского обеспечивает измерение амплитудных параметров импульсов тока в большом динамическом диапазоне sa счет дистанционного оперативного регулирования чувствительности пояса при сохранении нейм, 4F . .в4В. изменной его постоянной интегрирования.

Недостатком пояса Роговского является большая погрешность нз.1ерений амплитудных и временных параметров импульса из-за регистрации помех на фронте и веряыне сигнала с на" грузочного сопротивления пояса, обусловленных параэитными резонанс ными колебаниями в катушке пояса, возникающими из-за наличия емкости меяду витками катушки и ее сердечником и экраном, из-за неточности в соблюдении mara между витками по длине катушки и (или) различия волНоВого сопротивления катушки по ее азимуту из-за неоднородности указанного mare и неточностей изготовления катушки и экрана и нх взаимного располокения, а такие обусловленных возбуждением резонансных колебаний в полости экрана, представляющей собой полый объемный резонатор.

Эти помехи особенно существенны в

79 l 1 05 4

Ю

Й наносекундном диапазоне измерения и возрастают при смещении цепи измеряемого тока от оси пояса.

Целью 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 заполнена диэлектриком и соединена трубками с гидросистемой, причем один вывод катушки подключен к экрану непосредственно, а другой — через нагрузочное сопротивление, опорные изоляторы катушки и прокладка в кольцевой щели, экрана выполнены из реэистивного объемно-проводящего материала, например, из проводящего полиэтилена, причем каждый изоля- тор в местах его опор электрически соединен с катушкой и экраном. о

Такое выполнение опорных изоляторов и электрическое соединение их в поясе Роговского увеличивает за счет активного сопротивления изоляторов затухание электрических резонансных колебаний, возбуждаемых в катушке и распространяющихся по ней при измерении поясом импульсного тока. Выполнение прокладки, разме" щаемой в кольцевой щели экрана пояса, из резистивного объемно-прово" дящего материала и электрическое соединение ее по всей длине щели со стенками экрана в щели увеличивает затухание электрических колебаний обусловленных собственно резонансом полости экрана и имеющих длину волью, сравнимую с поперечнъп и размерами полости экрана, гашение этих колебаний достигается нагружением входа полости экрана активным сопротивлением прокладки. Увеличение затухания обоих видов укаэанных резонансных колебаний уменьшает длительность к амплитуды паразитных колебаний, модулирующих на фронте к вершине полезный сигнал на нагру,зочном сопротивлении пояса от измеI ряемого импульса тока, что повышает

t6

1$

2$

36

3$

46

) щ точность измерений параметров импульса тока.

На фиг. 1 и 2 приведено устройство пояса Роговского в 2-х проекциях, на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 2.

Металлический экран 1 выполнен разъечным 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 ма гериалов, 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 маI териала, 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 иа 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 раэ и более величину активного сопротивления нагрузки

791105

Формула изобретения пояса, чтобы не уменьшать амплитуд ную чувствительность пояса, типичная величина сопротивления изолятора — несколько кОм. Общее сопротивление прокладки 3 между ее поверхностями, примыкающими к стенкам экрана в щели, выбирается из тех же условий, что и для опорного иэоля" тора.

Работа пояса Роговского состоит 10 в следующем, При прохождении по оси пояса импульса тока по проводнику или тока пучка заряженных частиц создается

1 магнитный поток, который, проникая 15 через прокладку 3 в щели в экране

1, индуцирует импульсную ЭДС между концами катушки 6 и возбуждает распространяющиеся по катушке паразитные резонансные высокочастотные 20 колебания и резонансные колебания собственно в полости экрана. Распространяющиеся по катушке 6 колебания подавляются активными сопротивлениями опорных изоляторов 8 на длине g5 катушки между этими изоляторами. Колебания в полости экрана гасятся за счет иагружения входа щели экрана активным сопротйвлением прокладки

3. В результате уровни помех резонансных паразитных колебаний уменьшаются, а форма сигнала на нагру,зочном сопротивлении пояса воспроизводит форму импульса измеряемого

0 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 коль45 цевой щели изготовлены из проводящего полиэтилена с содержанием сажи, а экран 1 прямоугольного сеченияиэ нержавеющей стали Х18Н10Т. Опорные изоляторы размещались равномер50 но по окружности через каждые 15 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 мапоиидуктивном исполнении. Расчет-55 ное время нарастания пояса около

1,4 нс. Полость экрана заполнялась дистиллированной водой или элегаэом

Оказалось, что при измерении импульсов.тока с длительностью по основанию и фронта соответственно 20 и

1,5 нс пояс точно воспроизводит юрму 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 (без добавки сажи), фронт и вершина сигнала были промодулированы колебаниями со средней частотой около 500 МГц, а амплитуда колебаний составляла около 50Х от амплитуды полезного сигнала. Замена шайб на объемнопроводящие уменьшипа амплитуду высокочастотных колебаний в 3 раза, а последующая замена прокладки на объемно-проводящую снизила амппиту.ду помехи в итоге в 10-12 pas u сократила длительность модуляции

1во времени в 5-7 раз.

Таким образом, предложенный пояс

Роговского увеличивает точность измерений амплитудных и времеиньпс параметров импульса тока путем умены. щения 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.

Пояс Роговского по авт.св.

И 651429, отличающийся тем, что, с целью повышения точности иэ" мерений 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.