年月爆轰波与冲击波第期脉冲强磁场测里龚兴根摘要介绍了磁探针、法拉第和塞受三种侧强磁场的方法。关询强磁场磁探针法法拉第法塞里法引言在许多研究,例如电磁内爆、高温等离子体、可控热核反应和爆磁压缩发生器产生强磁场中,都需要知道磁场强度及其随时间、空间的变化情况,因此建立脉冲强磁场的测试技术十分有意义,为此本文中专门介绍磁探针、法拉第和塞曼效应三种测量强磁场的方法。磁探针法磁探针测,磁场的基本原理磁探针是测量脉冲强磁场的一种最常用的方法〔’,它由一个小线圈和积分器组成。它的基本原理是法拉第感应定律,如果把一个小线圈放在变化的磁场中,线圈两端的感应电压。与磁通的变化速率甲成正比,即沪二—二咧蓄其中为线圈的匝数,产为磁导率,为线圈垂直于磁场的截面,为磁场强度,为时间。线圈感应电压经电子学积分积分输人示波器后,即可根据示波器上测得的电压直接计算磁场强度。磁探针测,磁场的等效回路及回路方程磁探针测量磁场的等效回路见图,图中、,分别为线圈的电感和电阻,为与测试传输电缆特征阻抗相等的匹配电阻,·乙,分别为积分器的积分电阻和电容为积二不二仪分器的输出电压。根据图可以建立如下回路方程尸二二不口丁口君‘脚蓄图磁探针测盆磁场的等效回路。式中,,二,如果被测磁场是正弦波即耐和当初始条件,不寸二网,石第期龚兴根脉冲强磁场测方程的解为‘,,,。、沪一‘‘’二叩月。一“,甲’“,、田百一甲夕十厂丁不、巴’‘,二,式中’如果有条件中一月一。田《》《《其中为被测电流脉冲宽度,则方程中的二次小量可以忽略,因此可以简化成一、扁场田卜渝事实上,磁探针测量磁场时通常采用因此带来公式的转换误差为一△之以一一一田,·,,,式中“为被测磁场比例系数‘器·‘斋‘,为积分时间常数”·分别为测试线圈的匝数和线圈垂直与磁场的截面积,为示波器记录的电压。磁探针测磁场中应注愈的问题磁探针测量磁场时主要应注意以下三个问题首先,由于磁探针测量的是探针截面内的平均磁场,为了减少测量的平均误差,探针截面积应尽可能的小,尤其在测量高梯度的磁场中,这一点显得尤其重要。其次,为了提高测量准确度,应尽可能降低噪音本底,以便确保探针信号比噪音本底大得多为了防止静电祸合,探针通常采用不锈钢作静电屏蔽,并封装在石英或氧化铝管内。最后,为了确保测量信号的真实性,要求测试探针在较宽的频率范围具有线性响应。从物理概念来说,可以把感应线圈当作延时线来处理,在测量场时,某时刻引起的磁场在各处都是同时的,但由于线圈的自感和分布电容的作用,有一个传输过程,因此存在一个测试探针的频率响应问题。文献【〕详细地分析了测量脉冲电流的感应线圈的频率响应问题,文中引进了三个无量纲量,即二·阻尼常数、瑞援如俘时间二几无纲频率二二,丫奋刃耐称石作为频率响应判据,其中。二存瓦,,凡。测量脉冲磁场与脉冲电流的感应线圈的等效回路是相同的,因而有相似的频率响应问题,对于测量阶跃脉冲电流或磁场时,’爆轰波与冲击波年月、脉冲宽度几》,则测量线圈有合适的响应,并当二时,线圈的响应更好对于测量正,,一,,则圈有合适的响应并当时线圈响应的弦脉冲电流或磁场时《石万三牙线毛丫线性范围更宽。典型的磁探针和典型的参数典型的磁探针和典型的参数分别见图和表。卜,尸二孟石二一甲七仁公曰,、公门自甲叭,甲火艺忿二二十二二二一阵书户卜粉份地砚图典型的磁探针图衰几种典型的磁探针今数线圈电参数漆包线线圈长支架直径总面积,口,口匝数护套介扩声妇,〕二双层石英管们派克斯杨。刃··,···玻璃法拉第法法拉第法浏磁场的甚本原理与磁场平行的光束通过处于磁场中各向同性介质如石英,冕牌玻璃探针时,光束的偏振面发生旋转,其旋转角度与磁场强度成正比,即饰其中产为磁导率,为探针长度,为弗尔德常数,它由索末菲根据简单的色散理论得到态断田二币男沃—,、,印止月、’、山一田一、二二二,,夕”翻匕式中的。,分别为电子的电荷和质量,。为光速,。。为电子的特征频率,是材料常数,为光频率,由下式定义犷一常数、一共一‘“山一田第期龚兴根脉冲强磁场测、式中的常数均与。、无关,从式可知,只有·。,《。吕一。,,衅‘口成立时,才能算是真正的常数。对于石英,玻璃和一般的绝缘物体而言,其。。处于紫外,用可见光测量时,条件的临界场远在以灯以上,因此测低于以下的磁场时,条件成立,完全可以认为是常数,磁场的测量属于线性范围。将电子吸收的能量和最外层电子到传导带的能隙进行比较时