Sistema de caracterización de PMQs por bobina rotatoria

Abstract

Este proyecto consiste en un sistema de bobina rotatoria que será usado para medir el campo magnético de PMQs (Cuadrupolo de Imán Permanente). La idea general de la máquina es una mesa rotatoria que sostiene una bobina plana impresa en un PCB (Placa de Circuito Impreso) en posición vertical. La bobina estará colocada en el centro del PMQ, y tan pronto como esta empiece a girar, la variación del flujo magnético inducirá una tensión en la bobina rotatoria. El PCB contiene dos bobinas independientes y opuestas. Las señales de tensión inducidas en cada bobina serán amplificadas directamente a través de un circuito en el PCB. Cuando las señales de estas dos bobinas se sumen, los términos de los harmónicos dipolares y cuadrupolares se anularán. Esta señal compensada también será amplificada a través de un circuito en el PCB y se obtendrá como una señal independiente con el sistema de adquisición de datos. El gradiente integrado, error de los ejes y el roll serán calculados a partir de la señal de una de las dos bobinas independientes, mientras que el contenido harmónico será calculado a partir de la señal compensada. Después de ser procesadas por medio de un análisis de Fourier, la señal de tensión será utilizada, junto con la posición angular de la mesa rotatoria, para calcular los harmónicos del campo magnético del PMQ.

This project is a rotating coil system which will be used for measuring the magnetic field of Permanent Magnet Quadrupoles (PMQs). The general idea of the machine is a rotation stage which holds a flat coil printed on a PCB (printed circuit board) in a vertical position. The coil is placed in the center of the PMQ, and as soon as the coil starts turning, the variation of magnetic flux will induce a voltage in the rotating coil. This voltage will be measured and processed. The PCB has two independent opposite coils. The voltage signals induced in each coil are pre-amplified directly in the PCB. When the signals of these two coils are added, the dipolar and quadrupolar harmonic terms cancel out. This compensated signal is also amplified in the PCB circuit and is obtained as an independent signal with the data acquisition device. The integrated gradient, axis error and roll can be obtained from the signal of one of the coils. The harmonic content can be obtained from the compensated signal. After being processed with Fourier analysis, the signal will be used, together with the angle position of the rotation stage, to calculate the harmonics of the PMQ’s magnetic field.