一种测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，感应线圈包括超微晶磁芯和绕制在超微晶磁芯上的铜带，超微晶磁芯和铜带置于环状屏蔽外壳内；所述积分电阻采用多个并联的碳膜电阻，多个并联的碳膜电阻置于屏蔽外壳内。本发明的纳秒脉冲电流罗氏线圈可以实现对纳秒脉冲电流的测量，在实际使用中其测试效果比较好，其最高可以测试前沿为几个纳秒的电流脉冲，电流幅值可以测到几个千安。
【专利说明】-种测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，是一种通过改进一般罗氏线圈的 感应线圈，积分电阻从而减小罗氏线圈本身的自激震荡，改善其相应频率，从而实现测试纳 秒脉冲电流。
【背景技术】
[0002] 随着脉冲功率技术的发展，高压脉冲信号的上升沿越来越快，对脉冲测量的要求 也越来越高，脉冲电流的测量一般采用同轴分流器或罗氏线圈。而罗氏线圈具有无源，且和 测试设备无直接电气接触的优点得到了广泛应用。
[0003] 目前微秒级的电流信号测量常用外积分式罗式线圈，由于用于外积分式罗式线圈 必须经过一个RC积分回路，所以其测量的频率相应受到限制，在纳秒级电流信号的测量中 很难应用。自积分罗氏线圈的频率相应高，是测量微秒亚微秒电流的理想手段。但是采用 一般的自积分罗氏线圈测量纳秒脉冲电流会存在一些问题。其主要存在的问题有：
[0004] 1、感应线圈的电感和寄生电容较大，容易产生自激震荡。
[0005] 2、积分电阻寄生电感，电容较大使测试信号产生失真。
[0006] 3、输出信号电压脉冲幅值较高，达到几千伏。一般衰减器很难用于此类信号的衰 减。
[0007] 基于这些因素，传统自积分罗氏线圈很难测试纳秒脉冲电流，需要对自积分线圈 进行特殊的设计才能用于纳秒脉冲电流的测量。
[0008] MARX发生器放电电流具有前沿陡，前沿在几个纳秒，幅值大，电流幅值在几千安 培。一般的自积分罗氏线圈无法满足测试要求。
【发明内容】
[0009] 要解决的技术问题
[0010] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈， 解决脉冲功率技术中MARX发生器放电产生的纳秒级电流的测量问题。
[0011] 技术方案
[0012] 一种测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，包括感应线圈和积分电阻；其特征在于：所 述感应线圈包括超微晶磁芯和绕制在超微晶磁芯上的铜带，超微晶磁芯和铜带置于环状屏 蔽外壳内；所述积分电阻采用多个并联的碳膜电阻，多个并联的碳膜电阻置于屏蔽外壳内， 屏蔽外壳上设有信号输入和信号输出端口；所述超微晶磁芯外缠绕绝缘胶带。
[0013] 所述多个并联的碳膜电阻为3个以上。
[0014] 所述安置超微晶磁芯和铜带的环状屏蔽外壳厚度为2mm。
[0015] 所述铜带的宽度为8mm，厚度为0· 15mm。
[0016] 所述安置碳膜电阻的屏蔽外壳的厚度为2mm。
[0017] 所述积分电阻的取值范围为10-100欧姆。
[0018] 所述碳膜电阻采用2瓦的碳膜电阻。
[0019] 有益效果
[0020] 本发明提出的一种测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，感应线圈包括超微晶磁芯和绕 制在超微晶磁芯上的铜带，超微晶磁芯和铜带置于环状屏蔽外壳内；所述积分电阻采用多 个并联的碳膜电阻，多个并联的碳膜电阻置于屏蔽外壳内。
[0021] 本发明与现有的自积分罗氏线圈比较，具有以下特点：
[0022] 1、磁芯采用响应频率更高的超微晶磁芯，用铜带代替导线，减小导线自身的寄生 电感和寄生电容。铜带在磁芯上缠绕6匝。
[0023] 2、积分电阻采用寄生电感较小的多个碳膜电阻并联，以此减少积分电阻本身的寄 生电感，防止发生自激震荡。由于在积分电阻端感应的电压较大，所以采用2W的碳膜电阻。 积分电阻取10-100欧姆。
[0024] 3、由于在积分电阻端感应的电压较高，衰减器采用耐压达8千伏的脉冲衰减器， 以此来衰减测试信号的电压。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1 :纳秒脉冲电流罗氏线圈组成图
[0026] 图2:感应线圈结构图
[0027] 图3 :感应线圈截面图
[0028] 图4:积分电阻结构
[0029] 图5:罗氏线圈电路原理图
[0030] 1-感应线圈，2-积分电阻，3-脉冲衰减器，4-铜带，5-屏蔽外壳，6-超微晶磁芯， 7-碳膜电阻，8-电阻的屏蔽外壳，9、10-信号输入输出端口。
【具体实施方式】
[0031] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0032] 本发明实施例：纳秒脉冲电流罗氏线圈主要由感应线圈1，积分电阻2组成。测试 时，积分电阻2与脉冲衰减器3连接，测试电流A从感应线圈正中心穿过。其组成图如图1 所示。
[0033] 其中感应线圈包括三个部分，为超微晶磁芯6,铜带4和屏蔽外壳5,屏蔽外壳的厚 度为2_。其具体组成如图2所示。超微晶磁芯外缠绕绝缘胶带，防止把铜带短路。铜带在 磁芯外缠绕6匝，铜带的宽度为8_，厚度为0. 15_，铜带之间用绝缘胶带绝缘。
[0034] 积分电阻包括积分电阻的屏蔽外壳8和多个碳膜电阻7组成，其结构如图3所示， 屏蔽外壳的厚度为2_。积分电阻的取值范围为10-100欧姆，其由多个碳膜电阻并联组成。 主要目的是减少积分电阻的电感，降低测试波形的失真，由于在测试大脉冲电流的时候，在 积分电阻上感应的电压较高，所以采用2瓦的碳膜电阻，来防止积分电阻的失效。衰减器采 用的是脉冲衰减器，其功率为3瓦，最大峰值电压为8KV，标称衰减量为-60dB，输入阻抗为 50欧姆，输出阻抗也为50欧姆，带宽为DC-400MHZ。采用脉冲衰减器的主要原因是感应线 圈感应出高压脉冲其幅值达到几个千伏，一般衰减器长时间工作在脉冲高压的条件下很容 易实效。
[0035] 本实施例测试时，罗氏线圈是通过测量导线上变化的电流产生的磁场在线圈上感 应出的电信号，来确定导线上电流的大小。如图1所示，当变化的电流流过感应线圈正中心 的时候，就会引起导线周围的磁场发生变化。变化的磁场就会在感应线圈两端产生电压。由 图4所示的罗氏线圈电路原理。罗氏线圈的线路方程为：
【权利要求】
1. 一种测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，包括感应线圈和积分电阻；其特征在于：所述 感应线圈包括超微晶磁芯和绕制在超微晶磁芯上的铜带，超微晶磁芯和铜带置于环状屏蔽 外壳内；所述积分电阻采用多个并联的碳膜电阻，多个并联的碳膜电阻置于屏蔽外壳内，屏 蔽外壳上设有信号输入和信号输出端口；所述超微晶磁芯外缠绕绝缘胶带。
2. 根据权利要求1所述测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，其特征在于：所述多个并联的 碳膜电阻为3个以上。
3. 根据权利要求1所述测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，其特征在于：所述安置超微晶 磁芯和铜带的环状屏蔽外壳厚度为2mm。
4. 根据权利要求1所述测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，其特征在于：所述铜带的宽度 为8mm，厚度为0? 15mm。
5. 根据权利要求1所述测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，其特征在于：所述安置碳膜电 阻的屏蔽外壳的厚度为2mm。
6. 根据权利要求1所述测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，其特征在于：所述积分电阻的 取值范围为10-100欧姆。
7. 根据权利要求1或2所述测量纳秒脉冲电流的罗氏线圈，其特征在于：所述碳膜电 阻采用2瓦的碳膜电阻。
【文档编号】H01F17/04GK104459276SQ201410707572
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】解江远, 何鹏军, 张帆, 王嘉煜, 王亚杰, 金兆鑫, 蒋丹, 荆晓鹏, 赵程光, 李奇微 申请人:西安电子工程研究所