一种具有消除导线下垂功能的垂直阻抗测量装置

1.本发明属于电子储存环真空部件束流耦合阻抗测量的技术领域，具体涉及一种具有消除导线下垂功能的垂直阻抗测量装置。


背景技术：

2.电子束团在储存环金属真空室内运动时，真空室壁上会产生落后于电子束团的感应电荷和感应电流。当真空室完全光滑、连续和导电时，后方的电子束团不会受到影响。但实际储存环真空室为非理想导体，且安插其中的各种真空部件几何结构无法满足完全光滑连续的要求，电子束团会与周围的环境激发电磁场，影响后方的电子束团的运动。这个激发的电磁场被称为尾场，尾场函数通过傅里叶变换得到的频域分布为束流耦合阻抗。束流耦合阻抗严重影响储存环束流品质，制约加速器设备性能，造成束团能量的损失，使得真空部件发热和损坏，受热材料长期放气，降低真空度，缩短束流寿命；造成相干束流不稳定性，使得束团中粒子丢失；增大束流发射度，降低束流质量等。因此真空部件设计研究时，需要测量评估其束流耦合阻抗。
3.同轴线束流耦合阻抗测量方法，在待测真空部件中心插导线，与待测件形成同轴结构，在导线上通过近似高斯分布的电流脉冲以模拟真实束流穿过真空部件的物理过程。测量需要与待测件长度和内孔直径相同的标准圆管段作为比较件。通常导线和待测件组成的同轴线系统的特性阻抗在几百欧姆，而常用的电缆特性阻抗为50欧姆，因此待测件和对比件两端需要安装锥形孔阻抗过渡段。测试系统两端导线上焊接sma(小型同轴连接器)连接器，和矢量网络分析仪连接，测量系统的传输系数，通过计算得出待测件的束流耦合阻抗。现有的技术中，束流耦合阻抗测量装置均是水平支撑，导线受到重力的影响会不可避免的下垂，影响测量系统的准确度和测量结果可靠性，对于具有屏蔽结构的低阻抗真空部件影响尤为明显。下垂量可以由公式计算得出，g为导线单位长度重力，l为导线长度，h为导线受到的拉紧力。通过计算公式可知导线长度是影响下垂量最主要因素，导线的长度由待测件和过渡段长度决定。对于大径和小径确定的锥形孔过渡段，其长度越长，阻抗过渡匹配效果越好，一般在加工难度和成本的限制下，过渡段可以尽量长。此外较长的真空部件，如镀膜真空管道等，其阻抗测量系统的导线下垂更加明显。尽管增大导线两端的拉紧力会减少下垂量，但是过高的拉紧力容易造成导线两端sma连接器焊接点断裂。


技术实现要素：

4.由于目前的测量装置均采用水平支撑的方式，不具有消除导线下垂的功能，为解决上述技术问题，本发明提出一种具有消除导线下垂功能的垂直阻抗测量装置，旨在解决传统水平支撑方式下，阻抗测量装置导线下垂造成的测量精度下降问题。其采用垂直支撑方法，同时具有阻抗测量和消除导线下垂的功能，解决了由于导线下垂造成的束流耦合阻抗测量误差问题。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种具有消除导线下垂功能的垂直阻抗测量装置，包括一个阻抗测量系统和一个阻抗测量系统支撑架；
7.所述阻抗测量系统包括一个上端阻抗匹配过渡段、一个下端阻抗匹配过渡段、一个待测件或比较件、一个中心测量导线、两个sma连接器；所述上端阻抗匹配过渡段和下端阻抗匹配过渡段的中间通过法兰连接一个待测件或比较件，所述阻抗测量系统中间穿过一根中心测量导线；中心测量导线的两端焊接sma连接器，两个sma连接器分别连接在上端阻抗匹配过渡段和下端阻抗匹配过渡段的拉紧零件上；
8.所述阻抗测量系统支撑架包括四个竖直长铝型材、四个底座铝型材、四个调节支撑脚、两个中间铝型材、两个上端第一铝型材、两个上端第二铝型材以及若干三角连接组件；四个竖直长铝型材、四个底座铝型材、两个上端第一铝型材和两个上端第二铝型材组成一个长方体框架；其中四个竖直长铝型材垂直于地面，四个底座铝型材组成一个水平摆放的正方形连接于四个竖直长铝型材的下端并靠近地面；两个上端第一铝型材和两个上端第二铝型材组成一个水平摆放的正方形连接于竖直长铝型材上端，各个铝型材之间通过三角连接组件连接固定；两个中间铝型材垂直并连接于两个上端第二铝型材中间，用于安装阻抗测量系统；四个调节支撑脚分别安装于四个竖直长铝型材的端面，支撑整个垂直阻抗测量装置；
9.还包括激光水平仪，其用于帮助调整阻抗测量系统的垂直度，保证中心测量导线沿重力方向摆放，消除导线下垂对阻抗测量精度影响。
10.进一步地，所述中心测量导线的长度是上端阻抗匹配过渡段、下端阻抗匹配过渡段和待测件或比较件的长度总和。
11.进一步地，还包括矢量网络分析仪，其通过两根同轴线缆连接到两个sma连接器，获得阻抗测量系统的传输系数，通过该传输系数计算出束流耦合阻抗。
12.进一步地，调整所述调节支撑脚与竖直长铝型材的安装深度，将所述调节支撑脚与地面螺栓连接锁紧，使得所述垂直阻抗测量装置立于地面时保持稳定。
13.进一步地，所述竖直长铝型材的长度以及两个上端第二铝型材和地面的距离根据阻抗测量系统的长度进行调整。
14.进一步地，所述上端阻抗匹配过渡段包括一个拉紧零件、一个过渡段零件、一个法兰以及两个法兰支撑；所述拉紧零件和过渡段零件通过螺纹装配孔连接，拉紧零件和过渡段零件均有锥形过渡孔。
15.进一步地，所述拉紧零件有标记，旋转所述拉紧零件，通过定位窗口观察标记到达指定位置，则所述锥形过渡孔达到配合位置；所述锥形过渡孔从法兰到拉紧零件，其内径逐渐减小，实现特性阻抗的逐渐过渡作用。
16.进一步地，所述法兰用于和待测件或比较件连接，其两端有法兰支撑，用于将阻抗测量系统垂直放置于阻抗测量系统支撑架上；每个法兰支撑上有两个法兰支撑螺栓孔，通过t型螺栓组件和中间铝型材连接，保证测量过程中所述阻抗测量系统不会随意晃动。
17.进一步地，安装调试时，通过所述激光水平仪判断阻抗测量系统的垂直度，通过调节上端第二铝型材和中间铝型材的安装位置，在所述法兰支撑和中间铝型材件加入垫圈来调整阻抗测量系统的垂直度。
18.有益效果：
19.本发明可以实现束流耦合阻抗的垂直测量，消除了中心测量导线下垂对测量精度的负面影响。现有的技术均是水平支撑方式，中心测量导线不可避免的受到重力影响而发生下垂，对于越长的待测件，影响越严重。且本发明结构简单，容易搭建，无需复杂的调整机构。此外，本发明的法兰支撑可以实现阻抗测量系统垂直方向的支撑和连接，方便安装操作，且能保证阻抗测量系统安装后稳定不晃动。现有技术无专用的垂直方向支撑结构。
附图说明
20.图1为本发明的垂直阻抗测量装置示意图。
21.图2为本发明的垂直阻抗测量装置的设计图。
22.图3为图2的局部放大图和局部剖面图。
23.图4为阻抗过渡匹配段的设计图。
24.附图标记如下：
25.1-sma连接器、2-上端阻抗匹配过渡段、3-中心测量导线、4-待测件、5-比较件、6-下端阻抗匹配过渡段、7-激光水平仪、8-同轴线缆、9-矢量网络分析仪、10-竖直长铝型材、11-中间铝型材、12-调节支撑脚、13-底座铝型材、14-上端第一铝型材、15-上端第二铝型材、16-阻抗测量系统支撑架、17-阻抗测量系统、18-三角连接组件、19-法兰支撑、20-t型螺栓组件、21-拉紧零件、22-过渡段零件、23-法兰支撑螺栓孔、24-法兰、25-定位窗口、26-螺纹装配孔、27-锥形过渡孔。
具体实施方式
26.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
27.如图1-4所示，本发明的一种具有消除导线下垂功能的垂直阻抗测量装置包括一个阻抗测量系统17和一个阻抗测量系统支撑架16。
28.所述阻抗测量系统17包括一个上端阻抗匹配过渡段2、一个下端阻抗匹配过渡段6、一个待测件4或比较件5、一个中心测量导线3、两个sma连接器1。所述上端阻抗匹配过渡段2和下端阻抗匹配过渡段6的中间通过法兰连接一个待测件4或比较件5，阻抗测量系统17中间穿过一根中心测量导线3；中心测量导线3的长度是上端阻抗匹配过渡段2、下端阻抗匹配过渡段6和待测件4或比较件5的长度总和；中心测量导线3的两端焊接sma连接器1，两个sma连接器1分别连接在上端阻抗匹配过渡段2和下端阻抗匹配过渡段6的拉紧零件21上；矢量网络分析仪9通过两根同轴线缆8连接到两个sma连接器1，获得阻抗测量系统17的传输系数，通过该传输系数计算出束流耦合阻抗；激光水平仪7用于帮助调整阻抗测量系统17的垂直度，保证中心测量导线3尽量沿重力方向摆放，消除导线下垂对阻抗测量精度影响。
29.所述阻抗测量系统支撑架16包括四个竖直长铝型材10、四个底座铝型材13、四个调节支撑脚12、两个中间铝型材11、两个上端第一铝型材14、两个上端第二铝型材15以及若干三角连接组件18；四个竖直长铝型材10、四个底座铝型材13、两个上端第一铝型材14和两个上端第二铝型材15组成一个长方体框架。其中四个竖直长铝型材10垂直于地面，四个底
座铝型材13组成一个水平摆放的正方形连接于四个竖直长铝型材10的下端并靠近地面，起到稳定阻抗测量系统支撑架结构作用；两个上端第一铝型材14和两个上端第二铝型材15组成一个水平摆放的正方形连接于竖直长铝型材10上端，各个铝型材之间通过三角连接组件18连接固定；两个中间铝型材11垂直并连接于两个上端第二铝型材15中间，用于安装阻抗测量系统17；竖直长铝型材10的长度以及两个上端第二铝型材15和地面的距离根据阻抗测量系统17的长度进行调整；四个调节支撑脚12分别安装于四个竖直长铝型材10的端面，支撑整个垂直阻抗测量装置，调整调节支撑脚12与竖直长铝型材10的安装深度，将调节支撑脚12与地面螺栓连接锁紧，使得装置立于地面时保持稳定不晃动。
30.所述上端阻抗匹配过渡段2包括一个拉紧零件21、一个过渡段零件22、一个法兰24以及两个法兰支撑19；拉紧零件21和过渡段零件22通过螺纹装配孔26连接，拉紧零件21和过渡段零件22均有锥形过渡孔27；拉紧零件21有标记，旋转所述拉紧零件21，通过定位窗口25观察标记到达指定位置，拉紧零件21和过渡段零件22的锥形过渡孔27达到设计的配合位置；锥形过渡孔27从法兰24到拉紧零件21，其内径逐渐减小，实现特性阻抗的逐渐过渡作用；法兰24用于和待测件4或比较件5连接；法兰24两端有法兰支撑19，用于将阻抗测量系统17垂直放置于阻抗测量系统支撑架16上；每个法兰支撑19上有两个法兰支撑螺栓孔23，通过t型螺栓组件20和中间铝型材11连接，保证测量过程中阻抗测量系统17不会随意晃动；安装调试时，通过激光水平仪7判断阻抗测量系统17的垂直度，通过调节上端第二铝型材15和中间铝型材11的安装位置，在法兰支撑19和中间铝型材件11加入垫圈等办法调整阻抗测量系统的垂直度。
31.以上是本发明的一种实施方式，但本发明并不限于以上具体实施方式的范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明测量原理的前提下，还可做出若干改进和调整，这些改进和调整也应视为本发明的保护范围。