电子束控制线圈磁场检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电子束控制线圈磁场检测系统及其检测方法，所述检测系统包括无磁光学平台、电子束控制线圈、设置于所述无磁光学平台上的多维电控位移模块、受所述多维电控位移模块驱动在所述电子束控制线圈产生的磁场内移动的磁场测量传感器以及与所述磁场测量传感器通讯连接的测试控制器，检测系统利用磁场测量设备和自动化电控位移系统，结合主控模块，对不同形状区域进行自动化磁场扫描，得出较为全面的磁场测量数据和磁场空间分布图。较为全面的磁场测量数据和磁场空间分布图。较为全面的磁场测量数据和磁场空间分布图。

【技术实现步骤摘要】
电子束控制线圈磁场检测系统及其检测方法


[0001]本专利技术涉及线圈磁场测量
，特别是涉及一种电子束控制线圈磁场检测系统及其检测方法。

技术介绍

[0002]电子束发生装置是一种高性能的加热设备，电子束经发射后通常需要经过长距离传输，电子束中的电子带负电荷，相互之间的斥力会使得传输过程中的电子束很快发散，进而被金属组件截获导致热传递，给系统造成一定的危害。为了获得高质量的电子束，需要在电子束的传输过程中对电子束进行约束。
[0003]聚焦磁场线圈是实现稳定传输高质量电子束的重要途径，其性能决定了电子的聚焦性和能量稳定性。扫描线圈工作原理是利用磁场对电子的偏转作用，使电子束在电场和磁场的双重作用下发生可控偏转。因此对电子束控制磁场线圈(聚焦线圈、扫描线圈)的磁场特性测试分析有助于对电子束能量系统进行调整，为后续线圈磁场的一致性提供判断依据。
[0004]目前，线圈的磁场检测手段主要采用霍尔效应制成的高斯计进行测试，利用手动移动霍尔探针的方式测试聚焦线圈和扫描线圈内部的磁场值，但受限于测试点定位精度和测试效率的问题，手动测试主要适用于线圈轴向或径向方向的直线扫描，无法准确分析线圈内部整体的磁场分布情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的无法精确分析线圈内部整体的磁场分布情况的问题，而提供一种电子束控制线圈磁场检测系统。
[0006]本专利技术的另一方面是提供所述电子束控制线圈磁场检测系统的检测方法。
[0007]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0008]一种电子束控制线圈磁场检测系统，包括无磁光学平台、电子束控制线圈、设置于所述无磁光学平台上的多维电控位移模块、受所述多维电控位移模块驱动在所述电子束控制线圈产生的磁场内移动的磁场测量传感器以及与所述磁场测量传感器通讯连接的测试控制器，其中：
[0009]所述多维电控位移模块包括五维电控位移平台和控制五维电控位移平台中各电机移动的电机控制器，所述五维电控位移平台安装固定于无磁光学平台上，所述五维电控位移平台包括驱动所述磁场测量传感器在笛卡尔坐标系下进行X轴、Y轴、Z轴三维直线运动的三维电控平移台、驱动所述磁场测量传感器在笛卡尔坐标系下绕Z轴旋转的电控旋转台W轴以及调整所述磁场测量传感器旋转半径的电控平移台U轴，所述磁场测量传感器固定于所述电控平移台U轴的台面上。
[0010]在上述技术方案中，三维电控平移台包括电控平移台X轴、电控平移台Y轴和电控平移台Z轴，所述电控旋转台W轴固定于所述电控平移台Z轴的台面上，电控平移台U轴安装
于所述电控旋转台W轴的台面上，所述磁场测量传感器通过夹具固定于所述电控平移台U轴的台面上。
[0011]在上述技术方案中，所述电机控制器包括运动控制主板和步进电机驱动器，运动控制主板分别与控制模块、步进电机驱动器通讯连接。
[0012]在上述技术方案中，电子束控制线圈通过定位工装安装于无磁光学平台的台面上，由直流稳压电源输出稳定的DC电流驱动。
[0013]在上述技术方案中，所述磁场测量传感器为三轴霍尔探针，所述测试控制器为三轴高斯计。
[0014]在上述技术方案中，所述电子束控制线圈磁场检测系统还包括主控模块，所述主控模块分别与所述电机控制器和测试控制器通讯连接。
[0015]在上述技术方案中，所述电子束控制线圈包括磁场线圈以及与其电连接的磁场线圈电源，所述磁场线圈包括聚焦线圈和扫描线圈。
[0016]在上述技术方案中，所述电控平移台X轴包括第一步进电机、第一底板、第一传动丝杠、第一传动导轨和第一滑块，两根第一传动导轨固定于所述第一底板上，所述第一底板固定于所述无磁光学平台上，第一步进电机通过联轴器与所述第一传动丝杠连接以带动第一传动丝杠旋转，所述第一滑块通过滚珠与第一传动丝杠组成传动机构，所述第一滑块在第一传动丝杠的带动下在第一传动导轨上自由滑动，以实现在笛卡尔坐标系下沿水平面X轴方向的平移运动。
[0017]在上述技术方案中，所述电控平移台Y轴包括第二步进电机、第二底板、第二传动丝杠、第二传动导轨和第二滑块，两根第二传动导轨固定于第二底板上，所述第二底板固定于所述第一滑块上，第二步进电机通过联轴器与第二传动丝杠连接以带动第二传动丝杠旋转，所述第二滑块通过滚珠与第二传动丝杠组成传动机构，所述第二滑块在第二传动丝杠的带动下在第二传动导轨上自由滑动，以实现在笛卡尔坐标系下沿水平面Y轴方向的平移运动。
[0018]在上述技术方案中，所述电控平移台Z轴包括第三底板、四支柱传动导轨、第三传动丝杠、第三滑块、顶板和第三步进电机装配而成，四根支柱传动导轨固定于第三底板和顶板之间，所述第三底板固定于所述第二滑块上，第三步进电机通过联轴器与第三传动丝杠连接以带动第三传动丝杠旋转，第三滑块通过滚珠与第三传动丝杠组成传动机构，所述第三滑块在第三传动丝杠的带动下在四支柱传动导轨上自由滑动，实现在笛卡尔坐标系下沿竖直面Z轴方向的平移运动。
[0019]在上述技术方案中，所述电控旋转台W轴包括第四步进电机、涡轮蜗杆传动机构和旋转台面，所述涡轮蜗杆传动机构的定位面固定于所述第三滑块上，第四步进电机通过联轴器带动涡轮蜗杆传动机构中的蜗杆旋转，从而带动与涡轮蜗杆传动机构的涡轮连接的旋转台面转动，实现在笛卡尔坐标系下绕竖直面Z轴方向的旋转运动。
[0020]在上述技术方案中，所述电控平移台U轴包括第五步进电机、第五底板、第五传动丝杠、第五传动导轨和第五滑块，两根第五传动导轨固定于第五底板上，所述第五底板固定于所述旋转台面上，第五步进电机通过联轴器与第五传动丝杠连接以带动第五传动丝杠旋转，第五滑块通过滚珠与第五传动丝杠组成传动机构，在第五传动丝杠的带动下第五滑块在第五传动导轨上自由滑动。
[0021]在上述技术方案中，当第五滑块处于U轴零点位置时，固定三轴霍尔探针的夹具轴线与电控旋转台W轴旋转轴线重合，当第五滑块处于U＝U位置时，三轴霍尔探针夹具会以W轴旋转轴线为圆心、以长度U为半径，在W轴的带动下进行圆周运动。
[0022]本专利技术的另一方面，所述电子束控制线圈磁场检测系统进行磁场分布扫描的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0023]步骤1，将所述五维电控位移平台中的各电机连接至所述电机控制器，将所述磁场测量传感器连接至所述测试控制器；
[0024]步骤2，测试控制器、电机控制器上电工作；
[0025]步骤3，运行主控模块，建立主控模块与测试控制器、电机控制器的串口通讯连接；
[0026]步骤4，通过主控模块，分别控制电控平移台X轴、电控平移台Y轴、电控平移台Z轴将磁场测量传感器移动至被测的电子束控制线圈的初始位置；
[0027]步骤5，根据所需的扫描维度选择合适的控制方式：
[0028](1)如果进行二维扫描，进入线的扫描控制方式，根据扫描形状选择运动轴，如需进行直线扫描，则设置电控平移台X轴或电控平移台Y轴或电控平移台Z轴的运行参数；如需进行曲线扫描，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，包括无磁光学平台、电子束控制线圈、设置于所述无磁光学平台上的多维电控位移模块、受所述多维电控位移模块驱动在所述电子束控制线圈产生的磁场内移动的磁场测量传感器以及与所述磁场测量传感器通讯连接的测试控制器，其中：所述多维电控位移模块包括五维电控位移平台和控制五维电控位移平台中各电机移动的电机控制器，所述五维电控位移平台安装固定于无磁光学平台上，所述五维电控位移平台包括驱动所述磁场测量传感器在笛卡尔坐标系下进行X轴、Y轴、Z轴三维直线运动的三维电控平移台、驱动所述磁场测量传感器在笛卡尔坐标系下绕Z轴旋转的电控旋转台W轴以及调整所述磁场测量传感器旋转半径的电控平移台U轴，所述磁场测量传感器固定于所述电控平移台U轴的台面上。2.如权利要求1所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，三维电控平移台包括电控平移台X轴、电控平移台Y轴和电控平移台Z轴，所述电控旋转台W轴固定于所述电控平移台Z轴的台面上，电控平移台U轴安装于所述电控旋转台W轴的台面上，所述磁场测量传感器通过夹具固定于所述电控平移台U轴的台面上。3.如权利要求1所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，所述电机控制器包括运动控制主板和步进电机驱动器，运动控制主板分别与控制模块、步进电机驱动器通讯连接。4.如权利要求1所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，电子束控制线圈通过定位工装安装于无磁光学平台的台面上，由直流稳压电源输出稳定的DC电流驱动。5.如权利要求1所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，所述磁场测量传感器为三轴霍尔探针，所述测试控制器为三轴高斯计。6.如权利要求1所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，所述电子束控制线圈磁场检测系统还包括主控模块，所述主控模块分别与所述电机控制器和测试控制器通讯连接。7.如权利要求1所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，所述电子束控制线圈包括磁场线圈以及与其电连接的磁场线圈电源，所述磁场线圈包括聚焦线圈和扫描线圈。8.如权利要求1所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，所述电控平移台X轴包括第一步进电机、第一底板、第一传动丝杠、第一传动导轨和第一滑块，两根第一传动导轨固定于所述第一底板上，所述第一底板固定于所述无磁光学平台上，第一步进电机通过联轴器与所述第一传动丝杠连接以带动第一传动丝杠旋转，所述第一滑块通过滚珠与第一传动丝杠组成传动机构，所述第一滑块在第一传动丝杠的带动下在第一传动导轨上自由滑动，以实现在笛卡尔坐标系下沿水平面X轴方向的平移运动。9.如权利要求8所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，所述电控平移台Y轴包括第二步进电机、第二底板、第二传动丝杠、第二传动导轨和第二滑块，两根第二传动导轨固定于第二底板上，所述第二底板固定于所述第一滑块上，第二步进电机通过联轴器与第二传动丝杠连接以带动第二传动丝杠旋转，所述第二滑块通过滚珠与第二传动丝杠组成传动机构，所述第二滑块在第二传动丝杠的带动下在第二传动导轨上自由滑动，以实现在笛卡尔坐标系下沿水平面Y轴方向的平移运动。
10.如权利要求9所述的电子束控制线圈磁场检测系统，其特征在于，所述电控平移台Z轴包括第三底板、四支柱传动导轨、第三传动丝杠、第三滑块、顶板和第三步进电机装配而成，四根支柱传动导轨固定于第三底板和顶板之间，所述第三底板固定于所述第二滑块上，第三步进电机通过联轴器与第三传动丝杠连接以带动第三传动丝杠旋转，第三滑块通过滚珠与第三传动丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：成成，张帆，高学林，贾子朝，郭志伟，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：