可調(diào)諧射頻磁探針的研究.pdf

1、磁探針的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在測(cè)量變化磁場(chǎng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際的磁探針測(cè)量中總是存在著由容性耦合而產(chǎn)生的共模干擾信號(hào)，并且在高空間分辨率的磁場(chǎng)測(cè)量中，磁感應(yīng)耦合信號(hào)隨探針線(xiàn)圈有效面積的減小而降低，這就需要提高磁探針的輸出電壓。 論文提出了一種利用可調(diào)諧變壓器來(lái)提高磁探針輸出電壓的方法。可調(diào)諧射頻變壓器采用在原線(xiàn)圈并聯(lián)可變電容、副線(xiàn)圈串聯(lián)可變電容的結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用平面、分立式法拉第屏蔽抑制變壓器原、副線(xiàn)圈間寄生的容性耦合。測(cè)量結(jié)

2、果表明：在采用對(duì)稱(chēng)中心抽頭變壓器及法拉第屏蔽的情況下，磁探針的容性耦合大幅度降低。當(dāng)調(diào)節(jié)并聯(lián)或串聯(lián)電容時(shí)，磁探針輸出電壓均出現(xiàn)共振現(xiàn)象，并且調(diào)節(jié)并聯(lián)電容時(shí)(不加串聯(lián)電容)得到的共振輸出電壓高于調(diào)節(jié)串聯(lián)電容時(shí)(不加并聯(lián)電容)的對(duì)應(yīng)值。在典型條件下，共振輸出電壓比傳統(tǒng)磁探針的輸出電壓(無(wú)可變電容)提高了約一個(gè)量級(jí)。磁探針的共振輸出電壓隨同軸線(xiàn)長(zhǎng)度的增加先減小后增大呈現(xiàn)非單調(diào)性，在中間長(zhǎng)度時(shí)取得最小值。此外還研究了原、副線(xiàn)圈的電感，原、副線(xiàn)圈

3、間的互感等參量對(duì)共振輸出電壓的影響。 采用互感理論和傳輸線(xiàn)理論建立了調(diào)諧磁探針的電路模型，并推導(dǎo)了其解析共振條件。分析可知：輸出電壓取得最大值時(shí)，電路并不是處于簡(jiǎn)單的并聯(lián)共振狀態(tài)，而是由包括傳輸線(xiàn)阻抗的系統(tǒng)阻抗決定，并分析了影響共振條件的各參量。計(jì)算了各參量對(duì)輸出電壓的影響，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果符合較好。計(jì)算結(jié)果還表明調(diào)節(jié)并聯(lián)可變電容時(shí)，變壓器原線(xiàn)圈的電壓與磁探針輸出電壓同時(shí)達(dá)到最大值，而調(diào)節(jié)串聯(lián)可變電容時(shí)，變壓器原線(xiàn)圈的電

4、壓先于磁探針輸出電壓達(dá)到最大值。在不加可變電容的情況下，只調(diào)節(jié)同軸線(xiàn)的長(zhǎng)度時(shí)，磁探針的輸出電壓同樣存在著共振現(xiàn)象，并出現(xiàn)周期性的變化。加可變電容的情況下，磁探針的共振輸出電壓隨同軸線(xiàn)長(zhǎng)度的增加先減小后增大，在中間長(zhǎng)度時(shí)取得最小值，但相應(yīng)的調(diào)諧電容隨長(zhǎng)度的增加而減小，并存在周期性的變化規(guī)律。調(diào)諧并聯(lián)可變電容得到的共振輸出電壓隨原、副線(xiàn)圈間互感的增加先增大后減小，在中間互感時(shí)取得最大值，調(diào)諧串聯(lián)電容得到的共振輸出電壓隨互感的增加而增大。還計(jì)