[实用新型]一种超高速碰撞磁场三维磁感应强度测量线圈

说明书

技术领域

实用新型涉及一种测量超高速碰撞产生磁场的测量装置，属于冲击动力学测试技术领域。

背景技术

空间碎片对航天器的高速撞击已经引发了多起航天器事故，研究表明空间碎片的超高速撞击对航天器的毁伤不仅仅是强冲击导致航天器内部结构力学失效造成的机械毁伤，还有碰撞引发的电磁效应对航天器内部电路系统的干扰造成的毁伤。

进行超高速碰撞产生电磁场特性研究的实验时，为了获取碰撞产生的磁场在空间某点处的强度值，由于其磁感应强度小，通常采用盘式线圈进行测量。然而常用的盘式线圈只能测量与线圈平面垂直方向上的磁感应强度值，无法识别平行线圈方向上的磁场分量。这样就会对该点的磁场信息认识不全面，对研究产生干扰，或者得到结论存在误差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种超高速碰撞磁场三维磁感应强度测量线圈，利用三个空间互相垂直的线圈获取空间某点三个方向上的磁感应强度值，能够实现对空间磁感应强度更加准确的测量。

一种超高速碰撞磁场三维磁感应强度测量线圈，包括球形骨架和三个环形线圈，其中，球形骨架的外形为圆球形，球形骨架的表面沿径向加工三道互相垂直的环形槽，三道环形槽的深度依次递减；三个环形线圈对应绕制在三道环形槽中且互相独立，每个线圈连接一个BNC插头，BNC插头与外部的三个相互独立数据采集通道相连。

进一步的，三个环形线圈的截面为矩形；

进一步的，最内层环形线圈铜漆包线直径D为0.29mm，线圈截面轴向长度a为10mm，线圈内径d₁₁为20mm，平均直径d₁为25.8mm，线圈外径d₁₂为31.6mm，线圈的匝数N为600，线圈的缠绕方式为每层30匝，共20层；

中间层环形线圈铜漆包线直径D为0.29mm，线圈截面轴向长度a为10mm，线圈的内径d₂₁为32.73mm，外径d₂₂为41.43mm，平均直径d₂为37.08mm，线圈的匝数N为450，线圈的缠绕方式为每层30匝，共15层；

最外层环形线圈铜漆包线直径D为0.29mm，线圈截面轴向长度a为10mm，线圈的内径d₃₁为45.8mm，外径d₃₂为52.76m，平均直径d₃为49.28mm，线圈的匝数N为360，线圈的缠绕方式为每层30匝，共12层。

进一步的，所述三个环形线圈的外部分别缠绕厚度为2mm的铝箔层，并对该铝箔层接地。

所述三个环形线圈参数确定的步骤如下：

第一步：根据实验室条件超高速碰撞产生的磁场量级、所测磁感应强度大小以及后端信号采集仪的分辨率确定最内层环形线圈的参数；参数包括铜漆包线直径D、环形线圈的匝数N、平均直径d、截面的轴向长度a和径向长度r；

第二步：根据公式L=μ04N2d[(1+16rad2)ln8d2ra+0.4082rad2-1.6967]]]>计算出最内层环形线圈的电感；

其中，L为矩形截面盘式线圈的电感，μ₀为真空磁导率；

第三步：根据三个线圈在同一时刻电感相等的条件确定中间层环形线圈和最外层环形线圈的参数；