一种螺线管磁场测量系统及其使用方法

摘要

本发明涉及一种螺线管磁场测量系统及其使用方法，其特征在于，包括可调节基准平台、可调节线圈托板、三维平移台、测量臂、电动旋转台、测量探头、激光跟踪仪和控制器；可调节基准平台的下方设置有可调节线圈托板；可调节基准平台的顶部和底部对称设置有安装基准件；三维平移台设置在可调节基准平台一侧，三维平移台的顶部滑动连接测量臂的一端，测量臂的另一端滑动连接电动旋转台，电动旋转台通过测量杆固定连接测量探头，测量探头用于测量轴向磁场和径向磁场；可调节基准平台和测量杆上均设置有靶标座，激光跟踪仪用于跟踪靶标座上靶球的位置；控制器分别连接三维平移台、电动旋转台和测量探头，本发明可以广泛应用于加速器磁场测量领域中。

权利要求

1.一种螺线管磁场测量系统，其特征在于，包括可调节基准平台、可调节线圈托板、三维平移台、测量臂、电动旋转台、测量探头、激光跟踪仪和控制器；

用于放置待测螺线管的所述可调节基准平台的下方设置有用于放置参考螺线管的所述可调节线圈托板，所述参考螺线管与所述待测螺线管的电流极性和磁场方向均相反；所述可调节基准平台和可调节线圈托板上对称设置有安装基准件，用于与所述待测螺线管和参考螺线管上的安装基准件紧密贴合；

所述三维平移台设置在所述可调节基准平台一侧，所述三维平移台的顶部滑动连接所述测量臂的一端，所述测量臂的另一端滑动连接所述电动旋转台，所述电动旋转台通过测量杆固定连接所述测量探头，所述测量探头用于测量所述待测螺线管或参考螺线管的轴向磁场和径向磁场；所述可调节基准平台和测量杆上均设置有用于放置靶球的靶标座，所述激光跟踪仪用于跟踪所述靶标座上靶球的位置；

所述测量探头内设置有两霍尔片，其中，一所述霍尔片的灵敏区垂直于所述待测螺线管的轴线方向设置在所述测量探头的中心，用于测量所述待测螺线管或参考螺线管的轴向磁场；另一所述霍尔片的灵敏区平行于所述待测螺线管的轴线方向设置在所述测量探头的中心，用于测量所述待测螺线管或参考螺线管的径向磁场；

所述控制器分别电连接所述三维平移台、电动旋转台和测量探头；

该测量系统还包括第一支撑平台和第二支撑平台；

所述第一支撑平台的一侧设置有所述第二支撑平台；所述第一支撑平台的顶部设置有所述可调节基准平台，所述第二支撑平台的顶部设置有所述三维平移台；

所述可调节基准平台和可调节线圈托板上均等间距设置有第一锁紧装置，用于对所述可调节基准平台和参考螺线管进行支撑和调节；

所述第一支撑平台的顶部设置有水平调节平台，所述水平调节平台的顶部设置所述可调节基准平台和可调节线圈托板；所述水平调节平台的外侧周向均匀间隔设置有若干第二锁紧装置，用于对所述可调节基准平台和可调节线圈托板进行水平方向的调节；

螺线管磁场测量系统的使用方法，包括以下内容：

1）将参考螺线管与待测螺线管分别放置在可调节线圈托板和可调节基准平台上，参考螺线管与待测螺线管所通电流极性和磁场方向均相反，以相互抵消轴向磁场；

2）将靶球依次放置在各靶标座上，通过激光跟踪仪跟踪各靶球的位置，对可调节基准平台和测量杆进行调节，使得待测螺线管、可调节基准平台和测量杆的机械轴同轴，设定该机械轴的轴线为基准轴；

3）控制器控制三维平移台和电动旋转台开启，三维平移台通过测量杆驱动测量探头下降到参考螺线管的轴向中心处，电动旋转台通过测量杆驱动测量探头旋转，测量探头测量参考螺线管的径向磁场值；

4）控制器根据测量探头的测量结果拟合得到参考螺线管的磁场曲线；

5）根据拟合得到的磁场曲线的相位和幅值调节可调节线圈托板，使得参考螺线管的磁轴与基准轴重合；

6）保持所有调节位置不变，三维平移台通过测量杆驱动测量探头上升到待测螺线管的轴向中心处，电动旋转台通过测量杆驱动测量探头旋转；

7）测量探头测量待测螺线管的径向磁场和轴向磁场，控制器根据测量探头的测量结果，拟合得到待测螺线管的磁场曲线，进而得到待测螺线管的磁轴与机械轴的偏差角度和位置。

2.如权利要求1所述的一种螺线管磁场测量系统，其特征在于，所述三维平移台包括X方向平移台、Y方向平移台、手动旋转台和Z方向平移台；

两所述X方向平移台平行间隔设置在所述第二支撑平台的顶部，两所述X方向平移台的顶部分别滑动连接所述Y方向平移台的一端，所述Y方向平移台的顶部滑动连接所述手动旋转台的底部，所述手动旋转台的顶部转动连接所述Z方向平移台的底部，所述Z方向平移台上滑动连接所述测量臂。

3.如权利要求1所述的一种螺线管磁场测量系统，其特征在于，两所述霍尔片的分辨率均达到0.001Gs。

4.如权利要求1所述的一种螺线管磁场测量系统，其特征在于，所述控制器内设置有参数设定模块、控制模块、曲线拟合模块和空间位置确定模块；

所述参数设定模块用于预先设定所述三维平移台和电动旋转台的工作流程；

所述控制模块用于根据预先设定的工作流程，控制所述三维平移台和电动旋转台的开启或关闭；

所述曲线拟合模块用于根据所述测量探头采集的磁场值，拟合得到所述待测螺线管或参考螺线管的磁场曲线；

所述空间位置确定模块用于根据所述激光跟踪仪跟踪的靶球位置，确定所述可调节基准平台和测量杆的空间位置。

5.如权利要求1所述的一种螺线管磁场测量系统，其特征在于，所述安装基准件的加工精度为±0.05mm。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述的螺线管磁场测量系统的使用方法，其特征在于，包括以下内容：

1）将参考螺线管与待测螺线管分别放置在可调节线圈托板和可调节基准平台上，参考螺线管与待测螺线管所通电流极性和磁场方向均相反，以相互抵消轴向磁场；

2）将靶球依次放置在各靶标座上，通过激光跟踪仪跟踪各靶球的位置，对可调节基准平台和测量杆进行调节，使得待测螺线管、可调节基准平台和测量杆的机械轴同轴，设定该机械轴的轴线为基准轴；

3）控制器控制三维平移台和电动旋转台开启，三维平移台通过测量杆驱动测量探头下降到参考螺线管的轴向中心处，电动旋转台通过测量杆驱动测量探头旋转，测量探头测量参考螺线管的径向磁场值；

4）控制器根据测量探头的测量结果拟合得到参考螺线管的磁场曲线；

5）根据拟合得到的磁场曲线的相位和幅值调节可调节线圈托板，使得参考螺线管的磁轴与基准轴重合；

6）保持所有调节位置不变，三维平移台通过测量杆驱动测量探头上升到待测螺线管的轴向中心处，电动旋转台通过测量杆驱动测量探头旋转；

7）测量探头测量待测螺线管的径向磁场和轴向磁场，控制器根据测量探头的测量结果，拟合得到待测螺线管的磁场曲线，进而得到待测螺线管的磁轴与机械轴的偏差角度和位置。

说明书

一种螺线管磁场测量系统及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明是关于一种螺线管磁场测量系统及其使用方法，属于加速器磁场测量领域。

背景技术

[0002] 电子冷却方法自1966年由科学家布德克尔提出至今，已经在重离子加速器工程领域中取得显著的发展，在一些大型加速器实验装置均取得广泛的应用。电子冷却的原理为
向重离子束流注入一定要求的电子束，当电子束以相同速度平行于重离子束运动时，将通
过库仑相互作用来减小离子束的Betatron振荡（即粒子在环形加速器中的横向运动是关于
设计轨道的受制约的振荡）。这是因为轻的电子通过与离子的库仑散射带走极大部分离子
能量，从而使离子束流“冷却”下来，达到降低离子束流发射度，降低动量分散，提高束流品
质的目的。

[0003] 为达到这样的目的，对电子冷却装置需要有一些特殊的要求。电子冷却装置由一系列同轴安装的螺线管构成，这些螺线管均为轴向‑径向尺寸比较小的圆环型，为达到很好
‑4
的束流冷却效果，需要将一系列电子冷却螺线管安装成型后磁场平行度达到1*10 ，因此对
于单个电子冷却螺线管，加工精度需要满足其中心孔径的机械轴和磁轴偏角不超过1mrad。

[0004] 测量螺线管磁轴与机械轴的偏差数据是电子冷却螺线管安装使用过程中必不可少的，传统的螺线管磁场测量方法例如霍尔片点测法只能得到螺线管孔径中的磁场分布，
无法测量得到磁轴与机械轴的偏角；而新型的测试方法例如张力线测量方法虽然可以测量
和标定螺线管的磁轴，但是使用设备复杂、造价昂贵且测量过程较为繁琐。

发明内容

[0005] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种设备简单且测量快速的螺线管磁场测量系统及其使用方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种螺线管磁场测量系统，包括可调节基准平台、可调节线圈托板、三维平移台、测量臂、电动旋转台、测量探头、激光跟踪仪和
控制器；

[0007] 用于放置待测螺线管的所述可调节基准平台的下方设置有用于放置参考螺线管的所述可调节线圈托板，所述参考螺线管与所述待测螺线管的电流极性和磁场方向均相
反；所述可调节基准平台和可调节线圈托板上对称设置有安装基准件，用于与所述待测螺
线管和参考螺线管上的安装基准件紧密贴合；

[0008] 所述三维平移台设置在所述可调节基准平台一侧，所述三维平移台的顶部滑动连接所述测量臂的一端，所述测量臂的另一端滑动连接所述电动旋转台，所述电动旋转台通
过测量杆固定连接所述测量探头，所述测量探头用于测量所述待测螺线管或参考螺线管的
轴向磁场和径向磁场；所述可调节基准平台和测量杆上均设置有用于放置靶球的靶标座，
所述激光跟踪仪用于跟踪所述靶标座上靶球的位置；

[0009] 所述控制器分别电连接所述三维平移台、电动旋转台和测量探头。

[0010] 进一步地，该测量系统还包括第一支撑平台和第二支撑平台；

[0011] 所述第一支撑平台的一侧设置有所述第二支撑平台；所述第一支撑平台的顶部设置有所述可调节基准平台，所述第二支撑平台的顶部设置有所述三维平移台。

[0012] 进一步地，所述三维平移台包括X方向平移台、Y方向平移台、手动旋转台和Z方向平移台；

[0013] 两所述X方向平移台平行间隔设置在所述第二支撑平台的顶部，两所述X方向平移台的顶部分别滑动连接所述Y方向平移台的一端，所述Y方向平移台的顶部滑动连接所述手
动旋转台的底部，所述手动旋转台的顶部转动连接所述Z方向平移台的底部，所述Z方向平
移台上滑动连接所述测量臂。

[0014] 进一步地，所述测量探头内设置有两霍尔片，其中，一所述霍尔片的灵敏区垂直于所述待测螺线管的轴线方向设置在所述测量探头的中心，用于测量所述待测螺线管或参考
螺线管的轴向磁场；另一所述霍尔片的灵敏区平行于所述待测螺线管的轴线方向设置在所
述测量探头的中心，用于测量所述待测螺线管或参考螺线管的径向磁场。

[0015] 进一步地，两所述霍尔片的分辨率均达到0.001Gs。

[0016] 进一步地，所述控制器内设置有参数设定模块、控制模块、曲线拟合模块和空间位置确定模块；

[0017] 所述参数设定模块用于预先设定所述三维平移台和电动旋转台的工作流程；

[0018] 所述控制模块用于根据预先设定的工作流程，控制所述三维平移台和电动旋转台的开启或关闭；

[0019] 所述曲线拟合模块用于根据所述测量探头采集的磁场值，拟合得到所述待测螺线管或参考螺线管的磁场曲线；

[0020] 所述空间位置确定模块用于根据所述激光跟踪仪跟踪的靶球位置，确定所述可调节基准平台和测量杆的空间位置。

[0021] 进一步地，所述可调节基准平台和可调节线圈托板均上等间距设置有第一锁紧装置，用于对所述可调节基准平台和参考螺线管进行支撑和调节。

[0022] 进一步地，所述第一支撑平台的顶部设置有水平调节平台，所述水平调节平台的顶部设置所述可调节基准平台和可调节线圈托板；所述水平调节平台的外侧周向均匀间隔
设置有若干第二锁紧装置，用于对所述可调节基准平台和可调节线圈托板进行水平方向的
调节。

[0023] 进一步地，所述安装基准件的加工精度为±0.05mm。

[0024] 一种螺线管磁场测量系统的使用方法，包括以下内容：

[0025] 1）将参考螺线管与待测螺线管分别放置在可调节线圈托板和可调节基准平台上，参考螺线管与待测螺线管所通电流极性和磁场方向均相反，以相互抵消轴向磁场；

[0026] 2）将靶球依次放置在各靶标座上，通过激光跟踪仪跟踪各靶球的位置，对可调节基准平台和测量杆进行调节，使得待测螺线管、可调节基准平台和测量杆的机械轴同轴，设
定该机械轴的轴线为基准轴；

[0027] 3）控制器控制三维平移台和电动旋转台开启，三维平移台通过测量杆驱动测量探头下降到参考螺线管的轴向中心处，电动旋转台通过测量杆驱动测量探头旋转，测量探头
测量参考螺线管的径向磁场值；

[0028] 4）控制器根据测量探头的测量结果拟合得到参考螺线管的磁场曲线；

[0029] 5）根据拟合得到的磁场曲线的相位和幅值调节可调节线圈托板，使得参考螺线管的磁轴与基准轴重合；

[0030] 6）保持所有调节位置不变，三维平移台通过测量杆驱动测量探头上升到待测螺线管的轴向中心处，电动旋转台通过测量杆驱动测量探头旋转；

[0031] 7）测量探头测量待测螺线管的径向磁场和轴向磁场，控制器根据测量探头的测量结果，拟合得到待测螺线管的磁场曲线，进而得到待测螺线管的磁轴与机械轴的偏差角度
和位置。

[0032] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

[0033] 1、本发明由于设置有可调节基准平台、可调节线圈托板、激光跟踪仪和靶标座，将待测螺线管的机械中心引出并与可调节基准平台联系，待测螺线管和可调节基准平台通过
高精度加工的安装基准件相配合，当安装基准件紧密贴合后，便可认为待测螺线管的机械
轴与可调节基准平台的机械轴同轴，此时调节可调节基准平台的位置和角度即为对待测螺
线管的位置与角度的调节。

[0034] 2、本发明采用高精度的激光跟踪仪相配合调节，位置反馈精度高，以此作为指导对装置进行调节同样可以获得更高的定位精度。

[0035] 3、本发明由于设置有三维平移台和电动旋转台，不但可以实现测量探头对螺线管孔径中任意位置的测量，同时还能够实现测量探头在螺线管孔径中心的精准定位，可以测
量磁轴偏角、磁场分布及均匀性和励磁曲线等多种参量。

[0036] 4、本发明根据测量探头中霍尔片对待测螺线管机械中心360°径向磁场值的采集拟合曲线，分析得到待测螺线管的机械轴和磁轴的角度偏差，使用较为简单的设备组合达
到高精度测量螺线管磁轴偏角的目的，原理简单明晰、操作方便且测试效率高，可以应对大
批量的测试。

[0037] 5、本发明采用一个参考螺线管并排反向放置在待测螺线管下方，加电后两螺线管磁场方向相反，抵消螺线管磁场较大的的轴向分量，减小误差，增加测量精度。

[0038] 6、当需要应对大批量的测试任务时，本发明只需将参考螺线管一次性调节完毕，测试时测量并更换待测螺线管，在能够保证精度的条件下提高测试效率，快捷方便，可以广
泛应用于加速器磁场测量领域中。

附图说明

[0039] 图1是本发明一实施例提供的测量系统的整体结构示意图；

[0040] 图2是图1放大后的结构示意图；

[0041] 图3是图1中螺线管的安装基准件与可调节基准平面的安装基准件的配合示意图；

[0042] 图4是图1中可调节基准平面与测量杆的准直示意图；

[0043] 图5是图1中测量探头内霍尔片的布置示意图；

[0044] 图6是本发明一实施例提供的磁场测量值的拟合曲线示意图；

[0045] 图7是本发明一实施例提供的电子冷却螺线管上线的安装示意图。

具体实施方式

[0046] 以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，
术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0047] 如图1、图2和图3所示，本发明提供的螺线管磁场测量系统包括第一支撑平台1、第二支撑平台2、可调节基准平台3、可调节线圈托板4、三维平移台5、测量臂6、电动旋转台7、
测量杆8、测量探头9、激光跟踪仪10、靶标座11和控制器。

[0048] 第一支撑平台1的一侧设置有第二支撑平台2。第一支撑平台1的顶部固定连接可调节基准平台3，可调节基准平台3用于放置待测螺线管12。位于可调节基准平台3的下方，
第一支撑平台1的顶部还固定连接可调节线圈托板4，可调节线圈托板4用于放置与待测螺
线管12电流极性和磁场方向均相反的参考螺线管。可调节基准平台3和可调节线圈托板4上
对称设置有安装基准件3‑1，用于与待测螺线管12和参考螺线管上的安装基准件紧密贴合。

[0049] 第二支撑平台2的顶部固定连接三维平移台5，三维平移台5的顶部滑动连接测量臂6的一端，三维平移台5用于对测量臂6进行三维调节，测量臂6的另一端滑动连接电动旋
转台7，电动旋转台7固定连接测量杆8的顶部，测量杆8的底部设置有测量探头9，电动旋转
台7用于通过测量杆8驱动测量探头9伸入待测螺线管12或参考螺线管孔径内进行旋转，测
量探头9用于测量待测螺线管12或参考螺线管不同位置和角度的轴向磁场和径向磁场。

[0050] 第一支撑平台1和第二支撑平台2的一侧设置有激光跟踪仪10，可调节基准平台3的顶部周向设置有若干靶标座11（ ～ ），测量杆8的顶部和底部均设置有用于放置靶球
的靶标座11（ ～ ），激光跟踪仪10用于跟踪靶标座11上靶球的位置。

[0051] 控制器分别电连接三维平移台5、电动旋转台7、测量探头9和激光跟踪仪10。

[0052] 在一个优选的实施例中，可调节基准平台3和可调节线圈托板4均上等间距设置有三个第一锁紧装置13，每一第一锁紧装置13均包括螺杆和螺母，可调节基准平台3上各第一
锁紧装置13的螺杆与螺母配合使用，用于对可调节基准平台3进行支撑和调节；可调节线圈
托板4上各第一锁紧装置13的螺杆与螺母配合使用，对可调节线圈托板4上的参考螺线管进
行支撑、位置调节和校正。

[0053] 在一个优选的实施例中，第一支撑平台1的顶部设置有水平调节平台1‑1，水平调节平台1‑1的顶部设置可调节基准平台3和可调节线圈托板4。水平调节平台1‑1的外侧周向
均匀间隔设置有若干第二锁紧装置14，每一第二锁紧装置14均包括螺杆和螺母，各螺杆与
螺母配合使用，用于对可调节基准平台3和可调节线圈托板4进行水平方向的调节，即可实
现对可调节基准平台3上的待测螺线管12与可调节线圈托板4上的参考螺线管水平位置的
调节、锁定与校正。

[0054] 在一个优选的实施例中，三维平移台5包括X方向平移台5‑1、Y方向平移台5‑2、手动旋转台5‑3和Z方向平移台5‑4。两X方向平移台5‑1平行间隔设置在第二支撑平台2的顶
部，两X方向平移台5‑1的顶部分别滑动连接Y方向平移台5‑2的一端，Y方向平移台5‑2的顶
部滑动连接手动旋转台5‑3的底部，手动旋转台5‑3的顶部转动连接Z方向平移台5‑4的底
部，Z方向平移台5‑4上滑动连接测量臂6。

[0055] 在一个优选的实施例中，安装基准件3‑1的加工精度为±0.05mm，如图4所示，当待测螺线管12的安装基准件3‑1与可调节基准平台3的安装基准件3‑1紧密贴合时，便可认为
待测螺线管12的机械轴与可调节基准平台3的机械轴在允许的误差范围内同轴，将待测螺
线管12的机械位置引出到与其配合的可调节基准平台3上，方便借助仪器进行待测螺线管
12空间位置的调节。

[0056] 在一个优选的实施例中，如图5所示，测量探头9内设置有两霍尔片9‑1，其中，两霍尔片9‑1的分辨率均达到0.001Gs。一霍尔片9‑1的灵敏区垂直于待测螺线管12的轴线方向
设置在测量探头9的中心，用于测量待测螺线管12或参考螺线管的轴向磁场；另一霍尔片9‑
1的灵敏区平行于待测螺线管12的轴线方向设置在测量探头9的中心，用于测量待测螺线管
12或参考螺线管的径向磁场。两霍尔片9‑1相互垂直且灵敏区的位置正对测量杆8上的靶标
座11，进而能够通过激光跟踪仪10准直实现霍尔片9‑1灵敏区的高精度定位。

[0057] 在一个优选的实施例中，控制器内设置有参数设定模块、控制模块、曲线拟合模块和空间位置确定模块。参数设定模块用于预先设定三维平移台5和电动旋转台7的工作流
程。控制模块用于根据预先设定的工作流程控制三维平移台5和电动旋转台7的开启或关
闭。曲线拟合模块用于根据测量探头9采集的磁场值拟合得到待测螺线管12或参考螺线管
的磁场曲线。空间位置确定模块用于根据激光跟踪仪10跟踪的靶球位置确定可调节基准平
台3和测量杆8的空间位置。

[0058] 在一个优选的实施例中，第一支撑平台1可以采用可调节高度的支撑平台。

[0059] 在一个优选的实施例中，测量臂6可以采用质量轻且机械强度好的铝型材料，保证不会发生较大形变。

[0060] 若待测螺线管12加工精度良好，机械轴与磁轴重合，在待测螺线管12机械的中心处没有径向磁场分量，此时在待测螺线管12的中心位置采用霍尔片9‑1径向放置，旋转360°
等间隔采集待测螺线管12的径向磁场，测得的磁场值将始终为零。而当待测螺线管12的机
械轴与磁轴存在夹角时，由于在待测螺线管12机械的中心存在磁场的径向分量，在待测螺
线管12的中心位置采用霍尔片9‑1径向放置，旋转360°等间隔采集待测螺线管12的径向磁
场，测得的磁场值将不为零，经过处理可以拟合出一条正余弦曲线，如图6所示，曲线幅值所
对应的相位反映出磁轴偏差的位置，曲线幅值的大小反映出磁轴偏差的大小。此时，再采用
另一霍尔片9‑1采集相同位置处轴向磁场的值，两霍尔片9‑1的测量结果相互对照即可计算
出被测螺线管磁轴偏差的位置和角度。

[0061] 因此，下面通过具体实施例详细说明本发明的螺线管磁场测量系统的使用方法：

[0062] 1）将参考螺线管与待测螺线管12分别放置在可调节线圈托板4和可调节基准平台3上，参考螺线管与待测螺线管12所通电流极性和磁场方向均相反，以相互抵消轴向磁场。

[0063] 2）将靶球依次放置在各靶标座11上，通过激光跟踪仪10跟踪各靶球的位置，对可调节基准平台3和测量杆8进行调节，使得待测螺线管12、可调节基准平台3和测量杆8的机
械轴同轴，设定该机械轴的轴线为基准轴，具体为：

[0064] 2.1）固定激光跟踪仪10并保持其位置不变，将靶球依次放置在各靶标座11上，靶球接收激光跟踪仪10发出的激光并反馈至激光跟踪仪10，得到各靶标座11当前的空间位
置。

[0065] 2.2）将设置在测量杆8底部靶标座11上的靶球设为原点，以设置在测量杆8顶部和底部的靶标座11上的靶球确定的直线为y轴，通过测量杆8的一个侧面配合靶球与激光跟踪
仪10，建立得到以测量杆8为基准的空间直角坐标系。

[0066] 2.3）通过可调节基准平台3顶部的靶标座11上的靶球定位得到待测螺线管12的圆心，旋动水平调节平台1‑1的第二锁紧装置14调节可调节基准平台3的水平空间位置，使得
位于可调节基准平台3顶部的至少三个靶球与原点的距离相等，即确定测量杆8已经位于待
测螺线管12的中心。

[0067] 2.4）旋动可调节基准平台3上的第一锁紧装置13，对可调节基准平台3进行微调，使得可调节基准平台3的靶标座11上的靶球在建立的y方向，即沿测量杆8方向值相同，此时
说明测量杆8与可调节基准平台3即待测螺线管12垂直，即测量杆8与待测螺线管12的机械
轴同轴。

[0068] 3）控制器控制三维平移台5和电动旋转台7开启，三维平移台5通过测量杆8驱动测量探头9下降到参考螺线管的轴向中心处，电动旋转台7通过测量杆8驱动测量探头9旋转，
测量探头9测量参考螺线管的径向磁场值。

[0069] 4）控制器根据测量探头9的测量结果拟合得到参考螺线管的磁场曲线。

[0070] 5）根据拟合得到的磁场曲线的相位和幅值调节可调节线圈托板4，以使磁场曲线的幅值尽可能小，说明该参考螺线管的磁轴与基准轴的偏差极小，经过多次的调节，直至磁
场曲线的幅值小于主磁场的千分之一（例如：主磁场为200GS，曲线幅值不能高于0.2GS），则
参考螺线管的磁轴与待测螺线管12的机械轴和测量杆8同轴，从而抵消待测螺线管12机械
轴方向的磁场，使德测量结果更加精确。

[0071] 6）保持所有调节位置不变，三维平移台5通过测量杆8驱动测量探头9上升到待测螺线管12的轴向中心处，电动旋转台7通过测量杆8驱动测量探头9旋转。

[0072] 7）测量探头9测量待测螺线管12的径向磁场值和轴向磁场值，控制器根据测量探头9的测量结果，拟合得到待测螺线管12的磁场曲线，进而得到待测螺线管12的磁轴与机械
轴的偏差角度和位置，具体为：

[0073] 7.1）径向放置在测量探头9内的霍尔片9‑1等间隔采集待测螺线管12的径向磁场，并发送至控制器。

[0074] 7.2）横向放置在测量探头9内的霍尔片9‑1等间隔采集待测螺线管12的轴向磁场，并发送至控制器。

[0075] 7.3）控制器根据测量探头9测量的径向磁场和轴向磁场，拟合得到待测螺线管12的磁场曲线，并根据测量的径向磁场和轴向磁场相互对照，得到待测螺线管12的磁轴与机
械轴的偏差角度和位置：

[0076] 正常来说，合格的螺线管的中心位置没有径向磁场，只有轴向磁场，径向分量均是由于轴向磁场与机械轴存在夹角造成的，在中心位置测量径向与轴向分量相对比，相当于
得到三角形的两条边，此时再进行反正弦/反正切运算即可得知此夹角。径向分量越大的位
置则偏差的越厉害，径向磁场最大的位置即磁轴偏差的位置，旋转霍尔片9‑1就是为采集最
大的径向场位置，即对应于拟合曲线的幅值位置。

[0077] 8）当需要更换可调节基准平台3上的待测螺线管12时，通过手动旋转台5‑3将测量臂6旋开进行更换，并根据手动旋转台5‑3上标有的刻度对测量臂6进行复位。

[0078] 采用本发明的测量系统除测量待测螺线管12的磁轴与机械轴的偏角外，同样可以测量待测螺线管12的磁场分布、励磁曲线、积分场等参量，从而对待测螺线管12进行更加全
面细致的品质验证。

[0079] 如图7所示为电子冷却螺线管上线安装的示意图，根据本发明的测量结果对多台螺线管进行排列，将磁轴偏角大小大致相等、偏差位置相对的螺线管相邻放置，从而磁场相
‑4
互叠加获得一个整体高度平行的磁场，整体的磁场平行度高达1*10 。

[0080] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除
在本发明的保护范围之外。