CSNS/RCS交流四极磁铁磁场测量

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenxiaoxia123
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中国散裂中子源(CSNS)是我国正在建设的大科学装置之一。CSNS的建成将为我国提供一个先进的基础研究和高技术研究的科研平台,它主要由直线加速器、快循环同步加速器(RCS)、靶站和中子散射谱仪四部分组成。其中快循环同步加速器(RCS)将经过直线加速器预加速的束流以25Hz的频率进行累积并加速到引出能量1.6GeV。RCS的快循环特性要求磁铁系统采用带有直流偏置的交流磁场技术方案,高能所研制了一台交流四极磁铁样机,为了检验磁场的性能及以后批量生产磁铁的测量,建立了一套新的磁场测量系统。   本文主要介绍CSNS/RCS四极磁铁测量系统各部分组成、交直流磁场测量原理、测量方法、测量结果等。CSNS/RCS四极磁铁测量系统由谐波线圈、支撑调节平台、信号采集和控制系统组成。根据交流四极磁铁样机的特点,磁铁的孔径大(直径308mm)、有效长度较长(800mm),为了能有效测量好场区内的磁场以及覆盖磁铁两端的边缘场,设计加工了总长度约2.68m,直径292mm,重约150kg的巨型谐波测量线圈。磁铁铁芯和线圈等关键部位在交流励磁时存在振动现象,在研制测量系统时需要克服测量线圈的安装准直困难以及减小转动的稳定性和转动定位精度误差对测量结果产生的影响。另外交流磁场测量时谐波线圈感应信号动态范围比较大,实验室传统信号采集设备(PDI5025)在采样率、量程方面满足不了测量要求,我们采用新方案开发出的信号采集设备不仅能完全替代传统采集设备,而且在量程、精度、采样率等方面都优于传统设备。最重要的是加速器磁铁交流磁场测量相关文献较少,根据交流磁场测量技术的前期调研以及交流磁场的特性,论文通过模拟仿真线圈感应的交直流磁场电压信号进行数据分析,摸索不同的测量方法的准确性,分析各种可能误差对测量结果的影响等。在实际测量中使用线圈静止和旋转两种方法来对磁场进行对比测量,同时对线圈感应的电压信号和线圈磁通信号来分别处理,根据这两种方法在实际测量时观察到的各种现象以及实际测量结果对比分析来验证数据模拟仿真的准确性。经过不断的摸索,总结出了对带有直流偏置的交流磁场测量方法。通过一年多的运行,该测量系统工作稳定、精确度高、重复性好,准确的测量出了交流加直流偏置磁场下空间谐波以及时间谐波值,为加速器其它类型交流磁铁的设计提供了科学依据。
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