一种多极磁铁磁参数的垂直式测量装置的制作方法

本技术涉及磁铁测量，更具体地涉及一种多极磁铁磁参数的垂直式测量装置。

背景技术：

1、带电粒子在加速器中进行加速和传输时，由于受到物理效应及管道内真空度的限制，粒子传输会受到影响，因此加速器物理研究人员都会用到多极磁铁(如四极、六极、八极等)进行计算来校正粒子的状态。例如漂移管型的直线加速器(阿尔瓦雷茨型直线加速器)，其腔体中的四极磁铁可分为电磁铁与永磁铁，电磁铁常以对称的四个极头为特征，永磁铁则由16块不同磁场方向的永磁块通过排列组合成四极磁铁。在加速器技术中需要获得四极磁铁的多种磁参数，包括磁中心、高阶场分量、滚动角、梯度有效长度(积分)等表征磁铁性能的参数。特别是在磁铁安装和准直时，通常需要使带电粒子轨道与磁中心重合以保证聚焦效果。如果束流偏离四极磁铁的磁中心，它将受到额外的一个二极磁场偏转力，影响束流轨道和传输效率。只有精准地测量出磁中心在磁铁的相对位置，才使设备有精确安装的可能。

2、用于多极磁铁的测量方法包括利用霍尔效应制作的霍尔片，来进行逐点步进测量，这种方法很费时间，且测量误差较大。目前多极磁铁的磁参数的测量一般采用旋转线圈法，测量线圈在多极磁铁的孔径内旋转，产生感应电动势(正弦波信号)，将此电信号通过信号采集卡获取后进行数字积分，然后进行傅里叶分析，就可得到该磁铁的各类参数。现有的旋转线圈测量法通常都是将待测磁铁水平平放在测量平台上，采用卧式支架将测量杆穿过待测磁铁后支撑起来。然后通过步进马达驱动测量杆旋转，将感应的电压信号引出，再通过数据获取系统进行采集数据，由电脑进行数据分析处理后得到最终的磁场测量结果。

3、然而，通常测量杆相对较长，且测量杆水平架在支架上，由于地心引力的作用以及测量杆本身的材质等因素，必然会使测量杆中间下垂，即产生桡度，从而影响磁铁参数的测量精度。另外，在使用旋转线圈测量法时，为了获得高精度、高分辨率的测量数据，需要额外制造一台高精度的精密测量平台，成本较高，且其数据采集系统通常都是采用进口仪器，价格十分昂贵。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中的问题，本实用新型提供一种多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，结构简单，造价低廉，且测量精度较高。

2、本实用新型提供的一种多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，包括测量机主体，所述测量机主体具有一工作平台，所述工作平台上安装有二维精密微调平台，所述二维精密微调平台上安装有用于支承待测磁铁的托架，一测量杆沿竖直方向穿过所述待测磁铁，并且所述测量杆与驱动组件连接，所述驱动组件与控制系统连接。

3、进一步地，所述测量机主体为立式钻床或立式铣床。

4、进一步地，所述测量杆上绕有主线圈和反抵线圈。

5、进一步地，所述测量杆通过一固定座与所述驱动组件连接。

6、进一步地，所述固定座带有莫氏锥度。

7、进一步地，所述驱动组件包括与所述固定座连接的传动轴、与所述传动轴连接的旋转滑环、与所述旋转滑环连接的螺杆以及与所述螺杆连接的伺服电机。

8、进一步地，所述驱动组件还包括与所述伺服电机连接的手轮。

9、进一步地，所述控制系统包括与所述伺服电机连接的角度编码器和电机驱动器、与所述角度编码器连接的数据采集系统、以及与所述电机驱动器和所述数据采集系统连接的计算机。

10、优选地，所述数据采集系统包括四个4通道、24比特位分辨率的模数转换器。

11、本实用新型维修方便，结构简单，造价低廉。本实用新型采用具有24位分辨率的高精度模数转换器，保证了数据信号的精密控制和采集储存，提高了测量精度。并且，测量机主体利用现成的商用精密钻床或铣床，同时采用精密的数控伺服电机，保证了测量杆的旋转稳定性。

技术特征：

1.一种多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，包括测量机主体，所述测量机主体具有一工作平台，所述工作平台上安装有二维精密微调平台，所述二维精密微调平台上安装有用于支承待测磁铁的托架，一测量杆沿竖直方向穿过所述待测磁铁，并且所述测量杆与驱动组件连接，所述驱动组件与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，所述测量机主体为立式钻床或立式铣床。

3.根据权利要求1所述的多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，所述测量杆上绕有主线圈和反抵线圈。

4.根据权利要求1所述的多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，所述测量杆通过一固定座与所述驱动组件连接。

5.根据权利要求4所述的多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，所述固定座带有莫氏锥度。

6.根据权利要求4所述的多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，所述驱动组件包括与所述固定座连接的传动轴、与所述传动轴连接的旋转滑环、与所述旋转滑环连接的螺杆以及与所述螺杆连接的伺服电机。

7.根据权利要求6所述的多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，所述驱动组件还包括与所述伺服电机连接的手轮。

8.根据权利要求6所述的多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，所述控制系统包括与所述伺服电机连接的角度编码器和电机驱动器、与所述角度编码器连接的数据采集系统、以及与所述电机驱动器和所述数据采集系统连接的计算机。

9.根据权利要求8所述的多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，其特征在于，所述数据采集系统包括四个4通道、24比特位分辨率的模数转换器。

技术总结
本技术涉及一种多极磁铁磁参数的垂直式测量装置，包括测量机主体，所述测量机主体具有一工作平台，所述工作平台上安装有二维精密微调平台，所述二维精密微调平台上安装有用于支承待测磁铁的托架，一测量杆沿竖直方向穿过所述待测磁铁，并且所述测量杆与驱动组件连接，所述驱动组件与控制系统连接。本技术维修方便，结构简单，造价低廉。本技术提高了测量精度，并且保证了测量杆的旋转稳定性。

技术研发人员：阎和平,唐国权
受保护的技术使用者：上海艾普强粒子设备有限公司
技术研发日：20221226
技术公布日：2024/1/13