CN103777155A - 超导磁体磁场测量用定位架以及超导磁体磁场测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导磁体磁场测量用定位架以及超导磁体磁场测量装置，方便对不同磁场分布的超导磁体进行快速测量。该定位架主要包括转盘和分度盘，分度盘上开有沉孔，分度盘上设置有第一刻度，转盘安装在沉孔内并与分度盘转动配合，转盘与分度盘之间设置有转盘定位机构，转盘上沿转盘径向设置有长孔，长孔处设置有滑块，转盘上设置有第二刻度，滑块与转盘之间设置有滑块定位机构，滑块上设置有支撑架，支撑架上设置有第三刻度，支撑架与滑块之间设置有支撑架定位机构，支撑架的安装端依次穿过长孔和沉孔并位于分度盘的后侧，支撑架的安装端上设置有特斯拉计探头定位机构。上述测量装置是在特斯拉计探头定位机构上安装有特斯拉计探头。

Description

超导磁体磁场测量用定位架以及超导磁体磁场测量装置

技术领域

本发明涉及超导磁体测量领域应用的超导磁体磁场测量用定位架以及超导磁体磁场测量装置。

背景技术

随着超导技术的发展，超导磁体在各方面应用越来越广，磁场作为超导磁体最重要的参数其在磁体中的分布情况决定了磁体的性能。为了精确的测量超导磁体的磁场分布情况，现普遍采用探头阵列进行快速测量，但由于不同规格的磁体其核心磁场分布形状大小均不同，购买相应探头阵列往往需定制，周期较长，并且其价格较高。特别对于只对少量磁体测量的时候，怎样能低成本精确测量被测磁场成为一个难题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供方便对不同磁场分布的超导磁体进行快速测量的超导磁体磁场测量用定位架。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：超导磁体磁场测量用定位架，包括转盘和分度盘，分度盘上开有沉孔，分度盘上沿沉孔周向设置有第一刻度，转盘安装在沉孔内并与分度盘转动配合，转盘与分度盘之间设置有转盘定位机构，转盘上沿转盘径向设置有长孔，长孔处设置有沿长孔的长度方向移动的滑块，转盘上沿长孔长度方向设置有第二刻度，滑块与转盘之间设置有滑块定位机构，滑块上设置有沿与转盘垂直方向移动的支撑架，支撑架上设置有用于显示支撑架移动距离的第三刻度，支撑架与滑块之间设置有支撑架定位机构，支撑架的安装端依次穿过长孔和沉孔并位于分度盘的后侧，支撑架的安装端上设置有特斯拉计探头定位机构。

上述定位架由于转盘可以转动，滑块可以沿转盘径向滑动，支撑架可沿与转盘的盘面相垂直的方向移动，使得安装在支撑架上的特斯拉计探头的位置可在一个空间坐标系内灵活调整，从而通过一台特斯拉计可对多种磁场分布不同的超导磁体进行检测，省去了用于制作专门的探头阵列的时间，降低了测量成本。而且上述定位架定位准确，可实现磁场的精确测量。

进一步的是：转盘定位机构包括在沉孔底部沿转盘周向设置的至少一组分度盘插孔，转盘上设置有至少一个转盘定位孔，各个转盘定位孔与各组分度盘插孔一一对应，转盘定位孔内设置有转盘插销，转盘插销的一端插入对应的分度盘插孔内。进一步的是：转盘插销为安装在转盘上的带有锁止机构的弹簧插销。

进一步的是：转盘的背面沿转盘周向均布有至少3个固定限位块，固定限位块包括转盘连接部和分度盘限位部，转盘连接部通过转盘螺栓与转盘相连，分度盘限位部位于分度盘的背面的外侧，分度盘限位部上设置有球头螺栓，球头螺栓的球头端与分度盘的背面接触，所述转盘定位机构包括设置在转盘的正面上的转盘锁紧螺栓，转盘锁紧螺栓的端面抵靠在分度盘上。

进一步的是：所述滑块定位机构包括设置在转盘上的沿长孔的长度方向设置的至少一组转盘插孔，滑块上设置有至少一个滑块定位孔，各个滑块定位孔与各组转盘插孔一一对应，滑块定位孔内设置有滑块插销，滑块插销的一端插入对应的转盘插孔内。进一步的是：滑块插销为安装在滑块上的带有锁止机构的弹簧插销。

进一步的是：滑块包括滑块前部和滑块后部，滑块前部的两端与转盘的正面接触，滑块后部的两端分别设置有球头螺栓，球头螺栓的球头端与转盘的背面接触，滑块前部通过穿过长孔的螺栓与滑块后部相连，滑块定位机构包括设置在滑块前部上的滑块锁紧螺栓，滑块锁紧螺栓的端部抵靠在转盘上。

进一步的是：所述支撑架定位机构包括设置在滑块上的滑块插孔，支撑架上沿与转盘垂直方向设置有一组支撑架定位孔，滑块插孔与所述一组支撑架定位孔对应，滑块插孔内设置有支撑架插销，支撑架插销的一端插入对应的支撑架定位孔内。

进一步的是：所以支撑架为管体，管体的安装端设置有沿管体径向延伸的延长板，延长板远离管体的一端设置有所述特斯拉计探头定位机构。

本发明还提供了超导磁体磁场测量装置，包括特斯拉计探头，还包括上述的超导磁体磁场测量用定位架，特斯拉计探头安装在特斯拉计探头定位机构上。方便对不同磁场分布的超导磁体进行快速测量。

本发明的有益效果是：上述定位架可方便对特斯拉计探头的测量位置进行调整，从而可方便对不同形状磁场分布的超导磁体进行检测。

附图说明

图1为转盘和分度盘的正面示意图；

图2为转盘和分度盘的背面示意图；

图3为将安装有特斯拉计探头的定位架安装在超导磁体上的示意图；

图中标记为：支撑架插销1，转盘插销2，第一刻度4，第二刻度5，转盘6，滑块锁紧螺栓7，滑块插销8，支撑架定位孔9，支撑架10，第三刻度11，分度盘12，安装孔13，滑块14，长孔15，延长板16，定位槽17，特斯拉计探头18，定位框19，顶丝20，超导磁体21，限位块22，分度盘插孔23，转盘插孔24，固定限位块25，球头螺栓26，转盘螺栓27，转盘锁紧螺栓31，手柄32，滑块前部141，滑块后部142。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，本发明的超导磁体磁场测量用定位架，包括转盘6和分度盘12，分度盘上开有沉孔，分度盘上沿沉孔周向设置有第一刻度4，第一刻度4用于显示转盘6的转动角度，转盘6安装在沉孔内并与分度盘12转动配合，转盘6与分度盘12之间设置有转盘定位机构，转盘上沿转盘径向设置有长孔15，长孔处设置有沿长孔的长度方向移动的滑块14，滑块14可如图2和图2所示设置，滑块14的两端分别位于长孔15的两侧，滑块中部位于长孔15内，滑块14与长孔15滑动配合，这样可使滑块的移动准确且平稳，有利于精确定位。当然滑块14也可以为其它设置方式，例如在转盘正面长孔两侧分别设置导向槽，滑块两端分别位于导向槽内并与导向槽滑动配合。转盘上沿长孔长度方向设置有第二刻度5，第二刻度5是用于确定滑块14的移动距离。滑块14与转盘6之间设置有滑块定位机构，滑块上设置有沿与转盘垂直方向移动的支撑架10，支撑架上设置有用于显示支撑架移动距离的第三刻度11，支撑架10与滑块14之间设置有支撑架定位机构，支撑架10的安装端依次穿过长孔和沉孔并位于分度盘12的后侧，也就是支撑架10的安装端与分度盘12的背面所在一侧对应，可参考图1和图2的设置方式，支撑架10的安装端上设置有特斯拉计探头定位机构。上述特斯拉计探头定位机构的实施方式有多种，例如可包括一个安装槽，安装槽上设置抱箍。也可以包括一个安装台，安装台上设置卡扣结构。还可以是如图1所示，所述特斯拉计探头定位机构包括定位槽17，定位槽上沿定位槽长度方向间隔设置有多个定位框19，各个定位框上设置有朝向定位槽的用于将特斯拉计探头顶紧固定在定位槽内的顶丝20。为了便于转动转盘6，还可在抓盘6的正面设置手柄32。

上述定位架使用时，可将特斯拉计探头安装在特斯拉计探头定位机构上，特斯拉计探头与对应的信号处理器相连，然后将定位架固定在待测的超导磁体上。固定方式有多种，例如可采用如图3所示的方式，在超导磁体21的测量孔垂直面上预置螺柱和限位块22，螺柱位于限位块22内部，在分度盘12上开设对应的安装孔13，通过螺栓和安装孔13将分度盘12与限位块22内部的螺柱相连。通过限位块保证分度盘与超导磁体测量孔垂直面平行。通过分度盘与螺柱配合保证整个装置安装于超导磁体中心，特斯拉计探头位于超导磁体21的测量孔内。

通过上述定位架可实现对圆球形、椭球形等规则形状的磁场进行测量，还可对不规则形状的磁场进行测量。例如对圆球形磁场进行测量时，此圆球形磁场区域分解为由10个不同半径的圆近似组成，每个不同半径圆由24个点近似组成，相当于每15度测量一次，合计测量240个点位。半径大小可通过移动滑块调整。不同的圆周可通过调整支撑架的位置来定位。圆周上24点位通过旋转上述转盘来定位。

上述转盘定位机构的作用是在转盘转动一定角度后可固定转盘的位置。防止在测量时，转盘发生不必要的移动，影响测量值的准确性。当测量完后，可松开上述转盘定位机构，使转盘可自由转动。上述转盘定位机构的实施方式有多种，可以为卡扣结构，卡扣结构的一端设置在转盘上，另一端设置在分度盘的外缘，转盘转动到预定位置后通过卡扣将转盘与分度盘锁紧，当需要再次转动时，将卡扣松开。当然上述转盘定位机构还可以如图1和图2所示，转盘定位机构包括在沉孔底部沿转盘周向设置的至少一组分度盘插孔23，上述一组分度盘插孔23的具体数量可根据需要的测量精度来确定，例如可为沿转盘周向设置10个，20个，30个等等。转盘上设置有至少一个转盘定位孔，各个转盘定位孔与各组分度盘插孔一一对应，也就是一个转盘定位孔与其中一组分度盘插孔对应，有N个转盘定位孔就设置N组分度盘插孔。并且，转盘定位孔随转盘转动一周可与其对应的一组分度盘插孔中的各个分度盘插孔依次对齐。转盘定位孔内设置有转盘插销2，转盘插销2的一端插入对应的分度盘插孔内。通过转盘插销2可将转盘定位。当将转盘插销2从分度盘插孔内拔出后，转盘可自由转动，当转盘转动至目标位置后将转盘插销2插入对应的分度盘插孔内，此时通过转盘插销2将转盘和分度盘锁紧，转盘无法继续转动。上述设置多组分度盘插孔和多个转盘定位孔，是为了实现更快更精确的对转盘位置进行调整。例如图2所示，在分度盘上设置有2组分度盘插孔，分别是外圈的一组分度盘插孔和内圈的一组分度盘插孔，2组分度盘插孔的个数和密度不同，转盘上相应设置2个转盘定位孔，各个转盘定位孔内分别设置转盘插销，当需要通过外圈分度盘插孔调整转盘位置时，可将内圈对应的转盘插销保持为拔出状态，在转动转盘时，转盘不会受到内圈对应的转盘插销的影响。同理，当需要通过内圈分度盘插孔调整转盘位置时，可将外圈对应的转盘插销保持为拔出状态。通过上述这种插销和孔配合的结构来对转盘定位，可实现转盘快速，准确，牢靠的定位。使用和加工都十分方便。

上述转盘插销2可以为一个柱状插销，通过插拔可实现对转盘的控制。但为了使转盘插销2的插拔更加快速方便，转盘插销2为安装在转盘上的带有锁止机构的弹簧插销。带有锁止机构的弹簧插销为现有技术中比较成熟的一种插销，这里是将这种插销应用在转盘上以实现其定位方便的目的。这种插销带有复位弹簧，通过外力可将插销拔出，插销失去外力作用后会在复位弹簧的作用下重新插入对应的孔中。这种插销的锁止机构有多种，有些是当插销拔出足够距离后会通过卡柱阻止插销复位，当将卡柱拔出后，插销可在复位弹簧作用下复位，还有的是插销拔出后通过转动一定角度后受到限位挡肩阻挡而无法复位，插销回转至初始位置后便可在复位弹簧作用下复位。上述这种带有锁止机构的弹簧插销在设置多个时，可显示出其使用方便的优越性。例如转盘上设置2个以上的转盘插销2时，当需要通过其中一个转盘插销调整转盘时，其它转盘插销需要处于拔出状态，这时可通过锁止机构使插销处于拔出状态，使得这些转盘插销不会对转盘转动产生影响。

为了使转盘转动顺畅，如图1和图2所示，转盘6的背面沿转盘周向均布有至少3个固定限位块25，固定限位块25包括转盘连接部和分度盘限位部，转盘连接部通过转盘螺栓27与转盘6相连，分度盘限位部位于分度盘的背面的外侧，分度盘限位部上设置有球头螺栓，球头螺栓26的球头端与分度盘12的背面接触，所述转盘定位机构包括设置在转盘的正面上的转盘锁紧螺栓31，转盘锁紧螺栓31的端面抵靠在分度盘上。转盘在转动过程中，受到固定限位块25的限位作用使得转盘不会与分度盘分离，同时由于球头螺栓的球头端与分度盘的接触面积较小，因此转盘受到的阻力较小，转动顺畅。当转盘6转动至预定位置后，可通过将转盘锁紧螺栓31旋转至顶紧分度盘12，这时，转盘6无法继续转动，转盘6被锁紧。当松开转盘锁紧螺栓31后，转盘可继续转动。上述结构还可与上述转盘插销2以及分度盘上的分度盘插孔23配合使用。由于分度盘插孔23可按照一定角度设置，例如每10度角设置一个分度盘插孔23，这样可快速定位转盘6。当转盘6需要转动的角度没有合适的分度盘插孔23时，可利用上述转盘锁紧螺栓31来锁紧转盘6。为了便于操作，上述转盘锁紧螺栓31可为碟形螺栓。

此外，上述滑块定位机构可包括设置在转盘上的沿长孔15的长度方向设置的至少一组转盘插孔24，一组转盘插孔24中包括的转盘插孔24的数量可根据需要的距离和密度来确定，例如一组转盘插孔24的数量可为10个，20个等等。滑块上设置有至少一个滑块定位孔，各个滑块定位孔与各组转盘插孔一一对应，滑块定位孔在随滑块移动过程中，可依次与对应的一组转盘插孔中的各个转盘插孔依次对齐，滑块定位孔内设置有滑块插销8，滑块插销8的一端插入对应的转盘插孔内。上述结构与转盘和分度盘之间通过插销和孔的定位原理相同。设置时，可在长孔15的两侧分别设置一组转盘插孔24，如图1所示，2组转盘插孔的个数和密度可以不同，这样可实现滑块在不同位置的精确定位。相应的滑块上设置2个滑块插销，2个滑块插销分别与2组转盘插孔对应。在上述基础上，为了方便对滑块插销8进行插拔，使滑块插销8的使用灵活方便，滑块插销8为安装在滑块上的带有锁止机构的弹簧插销。

如图1和图2所示，上述滑块包括滑块前部141和滑块后部142，滑块前部141的两端与转盘6的正面接触，滑块后部142的两端分别设置有球头螺栓，球头螺栓的球头端与转盘6的背面接触，滑块前部141通过穿过长孔15的螺栓与滑块后部142相连，滑块定位机构包括设置在滑块前部上的滑块锁紧螺栓7，滑块锁紧螺栓7的端部抵靠在转盘上。上述结构使用时，通过旋紧滑块锁紧螺栓7可使滑块14无法移动，当松开滑块锁紧螺栓7可使滑块14自由移动。球头螺栓的使用可使滑块滑动更加顺畅。由于滑块在滑动过程中平稳顺畅，有利于保证定位的准确性。为了方便转动，滑块锁紧螺栓7可为蝶形螺栓。上述结构还可与转盘插孔24和滑块插销8联合使用。转盘插孔24可按照距离设定，例如每1cm设定一个孔。这样可方便按照预定距离对滑块进行快速调节。当转盘插孔24无法满足滑块移动距离时，可采用滑块锁紧螺栓7来实现对滑块的锁紧。

上述支撑架定位机构的实施方式有多种，例如可以通过螺栓和螺母的配合来实现。也可以是如图1所示，所述支撑架定位机构包括设置在滑块上的滑块插孔，支撑架上沿与转盘垂直方向设置有一组支撑架定位孔9，一组支撑架定位孔9的数量可根据需要的距离和密度设置，可为10个，15个等等，滑块插孔与所述一组支撑架定位孔9对应，滑块插孔内设置有支撑架插销1，支撑架插销1的一端插入对应的支撑架定位孔内。当支撑架插销1插入对应的支撑架定位孔9内时，支撑架无法移动，当支撑架插销1拔出后，支撑架可自由移动。设置时，滑块上还可设置支撑架导向通道，用于使支撑架的移动更加平稳。例如当支撑架为管体时，滑块上设置一个圆柱形通孔，管体位于通孔内并受到通孔的支撑。

在上基础上，为了增加测量范围，所以支撑架10为管体，管体的安装端设置有沿管体径向延伸的延长板16，延长板16远离管体的一端设置有所述特斯拉计探头定位机构。延长板16的设置使得支撑架10形成一个偏心结构，增加了整个装置的测量范围。

Claims (10)

1.超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：包括转盘（6）和分度盘（12），分度盘上开有沉孔，分度盘上沿沉孔周向设置有第一刻度（4），转盘（6）安装在沉孔内并与分度盘（12）转动配合，转盘（6）与分度盘（12）之间设置有转盘定位机构，转盘上沿转盘径向设置有长孔（15），长孔处设置有沿长孔的长度方向移动的滑块（14），转盘上沿长孔长度方向设置有第二刻度（5），滑块（14）与转盘（6）之间设置有滑块定位机构，滑块上设置有沿与转盘垂直方向移动的支撑架（10），支撑架上设置有用于显示支撑架移动距离的第三刻度（11），支撑架（10）与滑块（14）之间设置有支撑架定位机构，支撑架（10）的安装端依次穿过长孔和沉孔并位于分度盘（12）的后侧，支撑架（10）的安装端上设置有特斯拉计探头定位机构。

2.如权利要求1所述的超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：转盘定位机构包括在沉孔底部沿转盘周向设置的至少一组分度盘插孔（23），转盘上设置有至少一个转盘定位孔，各个转盘定位孔与各组分度盘插孔一一对应，转盘定位孔内设置有转盘插销（2），转盘插销（2）的一端插入对应的分度盘插孔内。

3.如权利要求2所述的超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：转盘插销（2）为安装在转盘上的带有锁止机构的弹簧插销。

4.如权利要求1所述的超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：转盘（6）的背面沿转盘周向均布有至少3个固定限位块（25），固定限位块（25）包括转盘连接部和分度盘限位部，转盘连接部通过转盘螺栓（27）与转盘（6）相连，分度盘限位部位于分度盘的背面的外侧，分度盘限位部上设置有球头螺栓，球头螺栓（26）的球头端与分度盘（12）的背面接触，所述转盘定位机构包括设置在转盘的正面上的转盘锁紧螺栓（31），转盘锁紧螺栓（31）的端面抵靠在分度盘上。

5.如权利要求1所述的超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：所述滑块定位机构包括设置在转盘上的沿长孔（15）的长度方向设置的至少一组转盘插孔（24），滑块上设置有至少一个滑块定位孔，各个滑块定位孔与各组转盘插孔一一对应，滑块定位孔内设置有滑块插销（8），滑块插销（8）的一端插入对应的转盘插孔内。

6.如权利要求5所述的超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：滑块插销（8）为安装在滑块上的带有锁止机构的弹簧插销。

7.如权利要求1所述的超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：滑块包括滑块前部（141）和滑块后部（142），滑块前部（141）的两端与转盘（6）的正面接触，滑块后部（142）的两端分别设置有球头螺栓，球头螺栓的球头端与转盘（6）的背面接触，滑块前部（141）通过穿过长孔（15）的螺栓与滑块后部（142）相连，滑块定位机构包括设置在滑块前部上的滑块锁紧螺栓（7），滑块锁紧螺栓（7）的端部抵靠在转盘上。

8.如权利要求1所述的超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：所述支撑架定位机构包括设置在滑块上的滑块插孔，支撑架上沿与转盘垂直方向设置有一组支撑架定位孔（9），滑块插孔与所述一组支撑架定位孔（9）对应，滑块插孔内设置有支撑架插销（1），支撑架插销（1）的一端插入对应的支撑架定位孔内。

9.如权利要求1所述的超导磁体磁场测量用定位架，其特征是：所以支撑架（10）为管体，管体的安装端设置有沿管体径向延伸的延长板（16），延长板（16）远离管体的一端设置有所述特斯拉计探头定位机构。

10.超导磁体磁场测量装置，包括特斯拉计探头（18），其特征是：还包括权利要求1至9中任意一项所述的超导磁体磁场测量用定位架，特斯拉计探头安装在特斯拉计探头定位机构上。

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