及电子元器件 进行选型配对。首先确保信号处理电路响应的一致性，信号处理电路中的电阻元件均需通 过测量和挑选，搭建好后用信号发生器产生的标准信号来比较两路信号处理电路的响应， 多次调整元器件直到响应一致。对于光电探测器的选型采取图7所示的布局，将两个探测 器贴近放置于同一金属丝上，分别经过调整好的信号处理电路接示波器，多次更换探测器 直到测得的信号一致。此时可以将一路用于本底测量线上，一路用于总信号线上，当然系统 的响应是探测器与信号处理电路的综合效果。两路测量系统响应的一致性是双线法测量系 统得以实现的基本前提。
[0041] 考虑线与线作用力影响的是金属丝X方向的振动，螺线管线圈外围磁场影响的是 金属丝y方向的振动，对于线与线作用的定量化采取的测量步骤如下：
[0042] 信号线的X方向探测器经过信号处理电路后接示波器的Chl，本底线的X、方向探 测器经过信号处理电路后接示波器的Ch3,在示波器中令Mathl=Chl-Ch3。
[0043] 本底线和总信号线加载同向脉冲电流（10A，200μs)，线圈不励磁，则Mathl中测 到的应该是线一线作用产生的梯形波。
[0044] 测试后发现两根金属丝相互作用产生的信号很小，约为地磁场在X方向信号的 25%，注意到两根金属丝的相互作用并不是计算得到的梯形波，这与螺线管线圈对金属丝 磁场以及地磁场的屏蔽作用有关。
[0045] 螺线管线圈外围磁场激发信号的测量步骤为：
[0046] 螺线管线圈不励磁，只给本底线加载脉冲电流（10A，200μs)，本底测量线的y方 向测
[0047] 量输出接CH4,多次测量将Ch4中测得的信号取平均存于Ref3 ;
[0048] 螺线管线圈加载励磁电流，只给本底线加载脉冲电流，令Math3 =Ch4_Ref3,多次 测量取平均，这时Math3中的信号就是螺线管线圈外围磁场激发的信号。
[0049] 注意到测量线圈外围磁场对本底线的影响时，使用的步骤和脉冲紧线法相似，只 是对测量结果做了平均以消除非磁因素的干扰。当然仅仅使用脉冲紧线法也可以这样测量 来消除误差，但是多次的测量会使得线圈发热严重甚至损坏线圈，测量效率低。双线法的测 量中对于同一型号的线圈，该步骤只需要进行一次。
[0050] 为了分析定量化引入的误差，分别测量了10组由线圈外围磁场产生的振动信号， 其波形一致性相对比较好，可以看出测得的线圈外围磁场导致的金属丝振动信号虽然有一 定的波动，但是整体波形及幅值基本没有变化，而且波形和理论计算结果还是比较吻合的。 所以通过定量化来消除线圈外磁场产生的信号对测量结果的影响是可行的。在后文的线圈 测量结果中均已将该项消除。
[0051] 至此，金属丝线一线作用以及螺线管线圈外围磁场产生的信号都已通过实验定量 化，只需按照测量步骤操作，并且在最后的测量结果中将这两个影响因素产生的信号减去 即可。
[0052] 在同样的条件下，分别采用单线法和双线法多次测得的基线波动，其中单线法在X 和Y两个方向的基线波动分别约±20mV和±50mV，而双线法则分别为±15mV和±20mV， 对应的磁轴倾斜测量不确定度分别为：单线法±0. 14mrad/X方向和±0. 36mrad/Y方向、双 线法±0.llmrad/X方向和±0. 14mrad/X方向。显然，双线法的基线波动在两个方向上均 有改善，尤其是在Y方向上，波动减小了一倍以上，对减小测量的不确定度效果非常显著。
[0053] 为了将单线法与双线法的测量不确定度进行比较，在不同时间，对同一线圈的磁 轴偏差（该线圈的准直不是很精确）情况进行测量获得的结果如下表。
[0054]
[0055] 注意为了获得可用的数据，单线法在每次测量前都要重新测量环境本底信号，而 双线法则不需要。从表中可以看出，单线法和双线法的测量结果平均值相近，但是双线法测 量数据的波动（尤其是X方向）比单线法小。对上表的数据进行统计发现双线法测量数据 与平均值的最大偏差X方向为〇. 〇24mrad，y方向为0. 139mrad;至于单线法最大偏差X方 向为0. 052mrad，y方向为0. 3286mrad。双线法的测量数据稳定性要远好于单线法。
[0056] 可见不管是从基线来看，还是从测量结果的统计来看，双线法的测量不确定度都 小于单线法。
[0057] 本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1. 一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于包括两根信号测试线，一根为本底线、一根 为信号线，信号线穿过螺线管线圈，本底线设置在螺线管外，本底线与信号线平行设置。2. 根据权利要求1所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于施加在本底线与信 号线上的电流强度、电流方向均要一致。3. 根据权利要求1所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于分别用在本底线与 信号线上的光电探测器与信号处理电路的响应必须一致。4. 根据权利要求1所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于本底线与信号线的 拉伸张力大小一致。5. 根据权利要求4所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于螺线管位于信号线 的中心位置，且在螺线管两个端口上信号线位于螺线管的几何轴上。6. 根据权利要求2所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于本底线与信号线并 联设置，一端接电流的输入，一端接地。7. 根据权利要求4或5或6所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于信号线与 本底线为两根金属导线，形成一个带缺口的矩形，在矩形的四个角上设置有滑轮用于支撑 金属导线；信号线的一端连接到地，信号线的另一端连接砝码，本底线的一端接地，本底线 的另一端连接张力计。8. 根据权利要求2所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于本底线与信号线串 联设置。9. 根据权利要求4或5或8所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于信号线与 本底线为同一根金属导线，金属导线对折后形成矩形螺旋，在矩形的四个角上设置有滑轮 用于支撑金属导线，信号线的端部连接砝码，本底线的端部连接张力计。10. 根据权利要求1所述的一种脉冲双线磁轴测量装置，其特征在于本底线无限接近 但不接触螺线管。
【专利摘要】本实用新型公开了一种脉冲双线磁轴测量装置，包括两根信号测试线，一根为本底线、一根为信号线，信号线穿过螺线管线圈，本底线设置在螺线管外，本底线与信号线平行设置；本底线与信号线的一端上同步施加脉冲电流，通过线圈后测得信号值，用在信号线上测得的信号值减去在本底线上测得的信号值，得到实际需求的信号值。本实用新型与现有的单线测量方法相比提出是为了解决环境本底波动对测量引入的误差，即引入本底测量线来实时测量环境本底，测量时，线圈励磁，总信号线上信号减去本底线上信号即可得到磁轴偏差产生的信号；使用双线后，即使环境磁场有波动，测量过程也不受影响，而且测量受气流、地面震动等因素的影响大大减弱。
【IPC分类】G01R33/12
【公开号】CN205067710
【申请号】CN201520805764
【发明人】代志勇, 王科, 杨治勇, 谢宇彤, 荆晓兵, 李勤, 王毅, 马冰, 廖树清
【申请人】中国工程物理研究院流体物理研究所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月13日