电磁脉冲测试Rogowski线圈设计(2)

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2.6 罗氏线圈的结构优化设计 12

3 脉冲大电流测试罗氏线圈设计 16

3.1 罗氏线圈的设计步骤 16

3.2 罗氏线圈设计 17

4 脉冲大流量罗氏线圈的测量实验 21

4.1罗氏线圈测量准确性分析 21

4.2 罗氏线圈测量脉冲大电流实验方案 23

4.3 罗氏线圈测量脉冲大电流实验结果分析 26

结论 31

致谢 32

参考文献 33

1 绪论

现代战争、工业等领域中，脉冲大电流的应用变得广泛，传统的大电流测量装置，因其结构上的弊端，很难应用到脉冲大电流的测量中。我国目前的脉冲大电流测量技术较为落后，所以脉冲大电流测量技术的研究已经成为一个迫在眉睫的问题了。罗氏线圈测量脉冲大电流技术，因其与传统测量装置相比没有直接接入被测对象、频带宽、输出功率低、结构简单、线性特性良好等显著优点[1]，并容易与计算机通信，所以非常广泛的应用于现代测量、控制以及保护系统中。本文在分析罗氏线圈的工作原理的基础上，对罗氏线圈的构造特点、频率特性等方面进行研究，查阅相关文献，获得罗氏线圈优化设计方案，制作罗氏线圈原理样机，进行脉冲大电流测量实验，并分析实验结果。

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

现代战争中，武器系统中的电子设备在战争中的应用更加广泛，军事指挥、雷达、通信、导航以及以及各类弹药等武器系统都离不开电子控制系统。正是电子系统的快速发展和高度集成化实现了战争的信息化，所以信息战在战争中尤为重要。在电磁坏境复杂多变的信息战中，破坏空间的信息网中的任何某个环节或节点，使其信息链被切断，都可以瘫痪敌方的指挥、通信、控制系统，大幅削弱敌方战斗力。电磁脉冲弹作为一种摧毁敌方电子通讯设备的高效武器，已经在战争中大显身手[2]，而对于其爆炸产生的脉冲大电流的测量也是其研制过程中必不可少的一个环节。与此同时，电磁发射技术作为现代战争中一种高新技术，与传统以化学能为发射动力的技术不同，能够超高速、高动能的发射武器。电磁发射技术也是通过脉冲大电流产生的强大电磁场的作用，所以在研究这些技术的问题同时，脉冲大电流的测量就变成一个不能避免的问题。

在电力、冶金等工业领域，核物理、大功率电磁学等许多其他学科领域都涉及到了脉冲大电流的测量问题。在脉冲大电流测量中，被测电流的特点是电流峰值很大，而且变化非常迅速。例如在核物理测量加速器阴极发射电流的峰值达到几兆安，上升时间为毫微秒级，这就得要求测量仪器有很宽的频率特性和快速的时间响应[3]。此外在脉冲大电流测量过程中，电磁干扰特别严重，对测量仪器的屏蔽防护也是一个比较突出的问题。我国目前的脉冲大电流测量技术较为落后，所以脉冲大电流测量技术的研究已经成为一个迫在眉睫的问题了。本文以脉冲大电流的测量为研究背景，将研究基于罗氏线圈的脉冲大电流测量技术。

1.1.2 罗氏线圈特点

罗氏线圈（Rogowski Coil）又可以称作磁位计，是基于法拉第电磁感应定律和安培环路定律的一种测量脉冲大电流电流的装置，自1912 年以来许多学者如Rogowski、 W. Steinhaus 等都在罗氏线圈理论研究与应用方面做出了杰出贡献，尤其是在1966年西德科学家Heumamn改进了罗氏线圈的结构并将罗氏线圈测量准确度提高到了0.1%的数量级[4]，使得罗氏线圈的应用受到了更广泛的关注。