采用LabVIEW 虛擬平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)CH-1500高斯計(jì)及位移臺(tái)控制箱的控制，研制了一套磁場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以進(jìn)行微波爐用磁控管離軸區(qū)域(互作用空間)磁場(chǎng)分布的自動(dòng)測(cè)量。利用CST對(duì)磁控管磁路系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，將所得結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，仿真與實(shí)際測(cè)量結(jié)果吻合得很好。在此基礎(chǔ)上優(yōu)化磁極的形狀參數(shù)，并詳細(xì)分析了磁極的傾角和磁極間距等參數(shù)對(duì)互作用空間磁場(chǎng)分布的影響。

　　磁控管作為一種小型高效低成本的微波功率源在雷達(dá)、通訊、加速激勵(lì)源、醫(yī)療設(shè)備、家用微波爐及工業(yè)加熱等方面有著廣泛的應(yīng)用，尤其隨著家用微波爐的大批量生產(chǎn)，每年大量的磁控管也被生產(chǎn)出來(lái)，所以需求促進(jìn)了產(chǎn)品的革新、技術(shù)的發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了成本及價(jià)格的降低。因此磁控管的研發(fā)過(guò)程中，既要保證產(chǎn)品的低成本，又要實(shí)現(xiàn)管子的高可靠性、長(zhǎng)壽命及低噪聲等良好性能，而磁路系統(tǒng)在這其中起著不容忽視的作用。

　　磁控管中磁路系統(tǒng)是一個(gè)極其重要的組成部分，在磁控管中它直接影響管內(nèi)電子的互作用和能量轉(zhuǎn)換，從而直接影響輸出功率、效率和頻譜噪聲。磁控管中電子與高頻場(chǎng)的互作用空間并非在磁控管的軸心處，而是在偏離軸心的區(qū)域。以往的研究大多只是基于軟件仿真進(jìn)行計(jì)算分析，即使研究中有實(shí)際測(cè)量磁控管的磁場(chǎng)分布，其測(cè)量手法也是比較粗糙的，精確度不夠高，且主要測(cè)得的是磁控管軸線上的磁場(chǎng)分布，沒(méi)有詳細(xì)測(cè)量偏離軸心即互作用空間的磁場(chǎng)分布。

　　本研究采用LabVIEW 作為程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用圖形化編輯語(yǔ)言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，能更簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)儀器控制和數(shù)據(jù)采集，較之手動(dòng)測(cè)試精度更高，數(shù)據(jù)更可靠。測(cè)試所使用的高斯計(jì)探頭的直徑為1.2mm，因此可以測(cè)量更多空間位置的數(shù)據(jù)，能更好地分析互作用區(qū)域的磁場(chǎng)變化。將實(shí)測(cè)結(jié)果與CST仿真結(jié)果比較，驗(yàn)證了仿真的正確性。在此基礎(chǔ)上分別改變磁極的傾角和兩磁極間的距離，計(jì)算并分析這些參數(shù)對(duì)互作用空間磁場(chǎng)分布的影響。

1、磁控管磁場(chǎng)的自動(dòng)測(cè)試

　　1.1、磁控管的磁路系統(tǒng)

　　磁控管的磁路系統(tǒng)提供互作用空間中電子運(yùn)動(dòng)所需的磁場(chǎng)，對(duì)磁控管的性能起著決定性作用。現(xiàn)有微波爐用磁控管均使用非常相似的磁回路結(jié)構(gòu)，其主要由鐵氧體永磁鐵、磁極(或稱極靴)、磁極相對(duì)形成的工作間隙以及外圍的支架和底板形成閉合的磁路系統(tǒng)組成。陽(yáng)極筒、葉片等部件主要為不導(dǎo)磁的無(wú)氧銅材料，對(duì)互作用空間的磁場(chǎng)分布影響很小，可以忽略。測(cè)試時(shí)將阻擋測(cè)量通道的陰極結(jié)構(gòu)除去后如圖1所示，以方便測(cè)量，其中陰影部分為磁體和導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)。圖2為參照?qǐng)D1建立的簡(jiǎn)化后的磁控管磁路模型。

圖1　磁控管磁路系統(tǒng)測(cè)試結(jié)構(gòu)

圖2　簡(jiǎn)化后磁控管磁路模型

總結(jié)

　　本文開(kāi)發(fā)了一套精度較高的磁場(chǎng)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，詳細(xì)測(cè)試了微波爐用磁控管離軸磁場(chǎng)的分布。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了磁控管中磁場(chǎng)分布的規(guī)律及特點(diǎn);提出了V型槽與磁場(chǎng)凹陷程度具有一定關(guān)聯(lián)的假設(shè);驗(yàn)證了仿真計(jì)算結(jié)果的正確性。在此基礎(chǔ)上改變了磁控管磁極的形態(tài)參數(shù)并進(jìn)行仿真計(jì)算，分析了傾角和磁極間距對(duì)磁控管互作用區(qū)域磁場(chǎng)布的影響，得出了互作用空間磁場(chǎng)大小、凹陷程度以及恒定區(qū)域?qū)挾冗@三者之間的關(guān)系，這對(duì)研究磁控管高效率和低噪聲等問(wèn)題有一定的參考意義。