可調諧射頻磁探針的研究.pdf

1、磁探針的結構簡單，在測量變化磁場的相關實驗中得到廣泛應用。但在實際的磁探針測量中總是存在著由容性耦合而產(chǎn)生的共模干擾信號，并且在高空間分辨率的磁場測量中，磁感應耦合信號隨探針線圈有效面積的減小而降低，這就需要提高磁探針的輸出電壓。 論文提出了一種利用可調諧變壓器來提高磁探針輸出電壓的方法。可調諧射頻變壓器采用在原線圈并聯(lián)可變電容、副線圈串聯(lián)可變電容的結構，同時采用平面、分立式法拉第屏蔽抑制變壓器原、副線圈間寄生的容性耦合。測量結

2、果表明：在采用對稱中心抽頭變壓器及法拉第屏蔽的情況下，磁探針的容性耦合大幅度降低。當調節(jié)并聯(lián)或串聯(lián)電容時，磁探針輸出電壓均出現(xiàn)共振現(xiàn)象，并且調節(jié)并聯(lián)電容時(不加串聯(lián)電容)得到的共振輸出電壓高于調節(jié)串聯(lián)電容時(不加并聯(lián)電容)的對應值。在典型條件下，共振輸出電壓比傳統(tǒng)磁探針的輸出電壓(無可變電容)提高了約一個量級。磁探針的共振輸出電壓隨同軸線長度的增加先減小后增大呈現(xiàn)非單調性，在中間長度時取得最小值。此外還研究了原、副線圈的電感，原、副線圈

3、間的互感等參量對共振輸出電壓的影響。 采用互感理論和傳輸線理論建立了調諧磁探針的電路模型，并推導了其解析共振條件。分析可知：輸出電壓取得最大值時，電路并不是處于簡單的并聯(lián)共振狀態(tài)，而是由包括傳輸線阻抗的系統(tǒng)阻抗決定，并分析了影響共振條件的各參量。計算了各參量對輸出電壓的影響，相應的計算結果與測量結果符合較好。計算結果還表明調節(jié)并聯(lián)可變電容時，變壓器原線圈的電壓與磁探針輸出電壓同時達到最大值，而調節(jié)串聯(lián)可變電容時，變壓器原線圈的電

4、壓先于磁探針輸出電壓達到最大值。在不加可變電容的情況下，只調節(jié)同軸線的長度時，磁探針的輸出電壓同樣存在著共振現(xiàn)象，并出現(xiàn)周期性的變化。加可變電容的情況下，磁探針的共振輸出電壓隨同軸線長度的增加先減小后增大，在中間長度時取得最小值，但相應的調諧電容隨長度的增加而減小，并存在周期性的變化規(guī)律。調諧并聯(lián)可變電容得到的共振輸出電壓隨原、副線圈間互感的增加先增大后減小，在中間互感時取得最大值，調諧串聯(lián)電容得到的共振輸出電壓隨互感的增加而增大。還計