專利名稱：一種磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵以及驅(qū)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁材料磁性能測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵以及驅(qū)動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
目前磁性材料的迅速發(fā)展和廣闊使用，需要相應(yīng)的裝置對(duì)磁性材料進(jìn)行測(cè)量。通常的磁測(cè)量系統(tǒng)具有用于測(cè)量磁性材料的磁化單元。
如圖1所示，磁化單元通常包括磁化繞組11、磁場(chǎng)探測(cè)器12、磁軛13、測(cè)量線圈14以及極頭16，待測(cè)樣品15放置在極頭之間。在進(jìn)行待測(cè)樣品15的測(cè)量中，首先需要通過(guò)磁測(cè)量系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置將極頭16調(diào)節(jié)到與待測(cè)樣品15表面相互接觸的情形，然后在通電的情況下，向極頭16提供磁化電流，從而進(jìn)行待檢待測(cè)樣品的磁性測(cè)量。
在現(xiàn)有的磁測(cè)量系統(tǒng)中，極頭的運(yùn)動(dòng)都是靠手工搖動(dòng)傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，人為的因素導(dǎo)致費(fèi)力以及精確度不高的問(wèn)題產(chǎn)生。并且，極頭移動(dòng)的距離以碰到待測(cè)樣品為準(zhǔn)，這通常需要操作人員根據(jù)目測(cè)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)達(dá)到較好的接觸，但是，這樣很容易導(dǎo)致極頭和待測(cè)樣品之間不接觸或者過(guò)接觸的情況發(fā)生，使得測(cè)量結(jié)果與實(shí)際情況差距較大，并且，對(duì)于硬度較強(qiáng)的待測(cè)樣品，過(guò)接觸可能導(dǎo)致極頭損壞，對(duì)于比較脆的待測(cè)樣品，例如稀土永磁材料、釤鈷塑磁等材料的待測(cè)樣品，則可能在極頭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被壓碎。
另外，在磁測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量待測(cè)樣品的磁性過(guò)程中，由于隨磁化電流的增大，兩極頭之間的磁吸力增大，這在承載極頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度不是很強(qiáng)的時(shí)候，會(huì)使得極頭之間的極間距離由于承載極頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)的受力過(guò)大引起的變形而變小，從而極頭壓向待測(cè)樣品，導(dǎo)致壓碎待測(cè)樣品，或者嗑傷極頭。
現(xiàn)有的磁測(cè)量系統(tǒng)正是由于以上種種原因而導(dǎo)致待測(cè)樣品的磁性測(cè)量結(jié)果不精確。
特別是，目前對(duì)磁性材料的測(cè)量提出了更高要求，磁性材料的測(cè)量過(guò)程中需要電磁鐵產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，并且近幾年高矯頑力材料的出現(xiàn)，要求高磁場(chǎng)強(qiáng)度，但是目前測(cè)量用電磁鐵產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)強(qiáng)度較低，在2.5T左右，不能滿足市場(chǎng)需求。特別是稀土永磁材料、釤鈷塑磁等材料很脆，在測(cè)試過(guò)程中極易壓碎，成為稀土永磁測(cè)量的一個(gè)瓶頸。
有鑒于此，需要提供一種磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵以及驅(qū)動(dòng)控制方法，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)極頭距離使極頭和待測(cè)樣品正好接觸且不損傷極頭和待測(cè)樣品，進(jìn)一步可以在待測(cè)樣品的磁性測(cè)量過(guò)程中不會(huì)由于磁場(chǎng)較大而損傷極頭和待測(cè)樣品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種驅(qū)動(dòng)控制方法。
一種磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，包括輸入單元、控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元、磁化單元以及位移測(cè)量單元。其中，磁化單元包括磁化繞組、磁軛、以及極頭，待測(cè)樣品放置在極頭之間；輸入單元用于輸入待測(cè)樣品與極頭接觸的部分之間的長(zhǎng)度值，并將該長(zhǎng)度值傳送給控制單元；控制單元，用于根據(jù)輸入的長(zhǎng)度值或者反饋信號(hào)，獲得待測(cè)樣品與極頭正好接觸時(shí)極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，并且根據(jù)該位移量產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元；驅(qū)動(dòng)單元，根據(jù)來(lái)自控制單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，帶動(dòng)傳動(dòng)單元轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)單元，用于在驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)磁化單元的極頭在沿著位于極頭之間的待測(cè)樣品的長(zhǎng)度方向上產(chǎn)生位移，從而使得極頭之間產(chǎn)生相對(duì)的位移；位移測(cè)量單元，用于測(cè)量極頭當(dāng)前的位移量，并將測(cè)量到的極頭當(dāng)前的位移反饋給控制單元。
一種驅(qū)動(dòng)控制方法，用于控制磁化測(cè)量單元的極頭的運(yùn)動(dòng)，使極頭與樣品正好接觸，包括步驟步驟A，獲得極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，并將極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；步驟B，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)極頭在位于極頭之間的待測(cè)樣品的長(zhǎng)度方向上位移；步驟C，在極頭的位移過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量極頭的當(dāng)前位移量，并反饋測(cè)量到的極頭的當(dāng)前位移量；步驟D，根據(jù)測(cè)量得到的極頭的當(dāng)前位移量和極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，得到極頭當(dāng)前需要的位移量，如果極頭當(dāng)前需要的位移量不為“0”，則返回步驟A，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)極頭的運(yùn)動(dòng)，如果為“0”，則結(jié)束極頭運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)控制。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明中，通過(guò)在極頭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中提供反饋來(lái)控制極頭的位移，使得極頭和待測(cè)樣品可以正好接觸。同時(shí)，采用鋁箔或者銅箔作為繞組，提高了磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)一步，為了補(bǔ)償較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度所帶來(lái)的極頭的額外的位移，一方面增加承載單元的強(qiáng)度，另一方面通過(guò)反饋對(duì)極頭的位移進(jìn)行補(bǔ)償，這樣，使得極頭和待測(cè)樣品始終保持正好接觸的狀態(tài)，避免了壓碎待測(cè)樣品或嗑傷極頭的現(xiàn)象發(fā)生。通過(guò)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，不僅提供高磁場(chǎng)強(qiáng)度的掃描磁場(chǎng)和任意點(diǎn)的固定磁場(chǎng)，而且避免了壓碎待測(cè)樣品或嗑傷極頭的現(xiàn)象發(fā)生。特別適用于稀土永磁釤鈷、塑磁等易碎磁性材料，滿足市場(chǎng)對(duì)高矯頑力和易碎磁性材料的檢測(cè)需求，添補(bǔ)了磁測(cè)量領(lǐng)域中的空白，為永磁材料的生產(chǎn)、利用提供了數(shù)據(jù)保障，將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


圖1為現(xiàn)有磁測(cè)量系統(tǒng)的磁化單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為為本發(fā)明磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵的方塊圖；圖3為調(diào)節(jié)極頭位移、使其與待測(cè)樣品正好接觸的流程圖；圖4為提供磁化電流、進(jìn)行待測(cè)樣品的磁性測(cè)量的流程圖；圖5為傳動(dòng)單元的主視圖；圖6為傳動(dòng)單元的俯視圖；圖7為本發(fā)明磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵的一種可能的機(jī)械結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8為沿圖7中A-A線的剖視圖；圖9為沿圖7中B-B線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵以及驅(qū)動(dòng)控制方法。
本發(fā)明的主要思想是，當(dāng)在使極頭與待測(cè)樣品接觸或者在進(jìn)行待測(cè)樣品的磁性測(cè)量時(shí)，利用位移測(cè)量單元實(shí)時(shí)地檢測(cè)極頭運(yùn)動(dòng)的位移量，并實(shí)時(shí)將檢測(cè)到的極頭運(yùn)動(dòng)的位移量反饋給控制單元，由控制單元根據(jù)極頭需位移量和實(shí)際位移量來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，使驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)傳動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)，并由傳動(dòng)單元帶動(dòng)極頭運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的位移，從而使得極頭與待測(cè)樣品正好接觸(表面接觸、且彼此之間沒(méi)有或者有很小的壓力，保證磁性測(cè)量的需要)的同時(shí)不損壞極頭或壓碎待測(cè)樣品。
進(jìn)一步，為了滿足較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的磁化單元進(jìn)行了改進(jìn)，并且，相應(yīng)的，為了避免較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度引起承載極頭的承載單元產(chǎn)生較大的變形而使極頭的位移與控制單元所欲驅(qū)動(dòng)的位移不一致的情況發(fā)生，對(duì)承載單元采取了增強(qiáng)抗變形的措施，消除磁吸力的影響，從而避免了承載單元在加載磁化電流的情況下產(chǎn)生變形。這在利用位移測(cè)量單元實(shí)時(shí)測(cè)量并反饋極頭的位移量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步保證了極頭與待測(cè)樣品之間正好接觸。
圖2為本發(fā)明磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵的方塊圖。如圖2所示，本發(fā)明的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵包括輸入單元21、控制單元22、驅(qū)動(dòng)單元23、傳動(dòng)單元24、磁化單元25以及位移測(cè)量單元26。這里，磁化單元25可以為圖1所示的磁化單元，即，包括磁化繞組、磁場(chǎng)探測(cè)器、磁軛、測(cè)量線圈以及極頭，待測(cè)樣品放置在極頭之間，可以通過(guò)極頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)使待測(cè)樣品與極頭正好接觸。
其中，輸入單元21可以是操作面板，用于輸入待測(cè)樣品與極頭接觸的部分之間的長(zhǎng)度，或者，輸入單元21也可以是長(zhǎng)度測(cè)量單元，例如單坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量待測(cè)樣品與極頭接觸的部分之間的長(zhǎng)度值。輸入單元21獲得待測(cè)樣品與極頭接觸的部分之間的長(zhǎng)度值后，將該長(zhǎng)度值傳送給控制單元22。
控制單元22，可以是微處理器，用于在接收到輸入單元21輸入的長(zhǎng)度值后，根據(jù)極頭間當(dāng)前的距離、以及待測(cè)樣品與極頭接觸部分之間的長(zhǎng)度值，計(jì)算待測(cè)樣品與極頭正好接觸時(shí)極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量。通常，在磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵啟動(dòng)時(shí)，需要進(jìn)行初始化，使極頭處于初始位置，而對(duì)于磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵而言，控制單元22中存儲(chǔ)有極頭間的初始距離，因此，在初始狀態(tài)下，當(dāng)控制單元接收到輸入單元21傳送的長(zhǎng)度值后，利用極頭間的初始距離減去該長(zhǎng)度值后即可得到極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量。
另外，在極頭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，控制單元22可以接收來(lái)自位移測(cè)量單元26反饋的當(dāng)前極頭的位移量，用極頭需要移動(dòng)的位移量減去極頭當(dāng)前的位移量獲得極頭當(dāng)前需要移動(dòng)的位移量。
在獲得極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量(或者極頭當(dāng)前需要運(yùn)動(dòng)的位移量)后，控制單元22根據(jù)該位移量產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元23。該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小使驅(qū)動(dòng)單元23初始的驅(qū)動(dòng)速度較大，并且在位移量快達(dá)到極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元23的驅(qū)動(dòng)速度逐漸減小。
驅(qū)動(dòng)單元23，可以是驅(qū)動(dòng)電機(jī)或者類似的驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)接收到來(lái)自控制單元22的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，帶動(dòng)傳動(dòng)單元24轉(zhuǎn)動(dòng)。
傳動(dòng)單元24在驅(qū)動(dòng)單元23的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)磁化單元25的極頭在沿著位于極頭之間的待測(cè)樣品的長(zhǎng)度方向上產(chǎn)生位移，從而使得極頭之間產(chǎn)生相對(duì)的位移。
位移測(cè)量單元26，可以是測(cè)尺，特別是光柵尺，其分辨率極高，數(shù)量級(jí)可以達(dá)到μm、nm，可以根據(jù)實(shí)際使用需要而選擇適當(dāng)分辨率的光柵尺。磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵每次上電時(shí)，首先要將位移測(cè)量單元26清零，控制單元22記錄該清零后的位置作為測(cè)量的零位。當(dāng)位移測(cè)量單元26為光柵尺時(shí)，光柵尺的主尺固定不動(dòng)，副尺固定在磁化單元25與主尺相接觸的接觸面上，隨極頭沿著位于極頭之間的待測(cè)樣品的長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)，從而，根據(jù)主尺和副尺上的刻度，可以得到極頭當(dāng)前的位移量。位移測(cè)量單元26在獲得極頭當(dāng)前的位移量后，反饋給控制單元22，作為極頭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中控制單元22的輸入值，由控制單元22獲得當(dāng)前極頭需要移動(dòng)的位移量，并根據(jù)極頭當(dāng)前需要移動(dòng)的位移量產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元23。
這樣，在極頭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次反饋，可以使得極頭運(yùn)動(dòng)到極頭與待測(cè)樣品之間正好接觸的位置，即，極頭的最終位移量為極頭間的初始距離減去待測(cè)樣品與極頭接觸的部分之間的長(zhǎng)度值后得到的極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量。
在極頭與待測(cè)樣品正好接觸后，位移測(cè)量單元26將測(cè)量到的極頭當(dāng)前位移量反饋給控制單元22，此時(shí)，控制單元22通過(guò)計(jì)算可以得知極頭已經(jīng)達(dá)到需要運(yùn)動(dòng)的位移量，因此，停止向驅(qū)動(dòng)單元23提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在極頭與待測(cè)樣品正好接觸這種情況下，可以進(jìn)一步進(jìn)行待測(cè)樣品的磁性測(cè)量。
由于高矯頑力材料的出現(xiàn)，對(duì)于待測(cè)樣品的磁性測(cè)量要求高磁場(chǎng)強(qiáng)度。對(duì)于磁化單元25，根據(jù)安培環(huán)路定律可以得知，在勵(lì)磁回路中，如果極頭之間的間距一定的情況下，磁場(chǎng)的大小主要取決于磁化繞組電流的大小和線圈匝數(shù)，要獲得較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度，一是增大磁化電流，一是增加磁化繞組的線圈匝數(shù)。然而，當(dāng)電流較大時(shí)，線圈會(huì)發(fā)熱，并且在匝數(shù)較多時(shí)，體積會(huì)比較大，所以在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮磁化電流大小和線圈匝數(shù)。在本發(fā)明中，采取鋁箔或者銅箔作為線圈導(dǎo)體，通以大電流。鋁箔或者銅箔的層與層之間用絕緣薄膜隔開(kāi)，一層相當(dāng)于一匝。這樣就可以獲得較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度(最大可以達(dá)到5T)，滿足對(duì)高矯頑力材料的樣品的磁場(chǎng)測(cè)試要求。
然而，當(dāng)磁化電源(圖未示)向磁化單元25提供磁化電流使得極頭之間產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，隨著磁化電流的增加，極頭之間的磁吸力增大。此時(shí)，如果承載極頭的承載單元強(qiáng)度不夠，則極頭很容易因?yàn)槌休d單元的變形而移動(dòng)，從而使得極頭之間的距離拉近，這樣會(huì)壓碎待測(cè)樣品或嗑傷極頭。
為了防止這種情況的發(fā)生，本發(fā)明中采取了如下措施第一種措施增加承載極頭的承載單元的強(qiáng)度，可以通過(guò)改變承載單元的材料、和/或在承載單元中加入加強(qiáng)筋等方式實(shí)現(xiàn)；第二種措施位移測(cè)量單元26實(shí)時(shí)測(cè)量極頭當(dāng)前的位移量，并在位移測(cè)量單元26在獲得極頭當(dāng)前的位移量后，反饋給控制單元22。控制單元22獲得極頭當(dāng)前的位移量后，用極頭需要移動(dòng)的位移量減去極頭當(dāng)前的位移量獲得極頭當(dāng)前需要移動(dòng)的位移量。此時(shí)，由于極頭的實(shí)際位移量已經(jīng)超過(guò)極頭需要移動(dòng)的位移量，則控制單元22產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)使極頭需要反向移動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)單元23帶動(dòng)傳動(dòng)裝置24轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)極頭反向位移預(yù)定的位移量(等于極頭當(dāng)前需要移動(dòng)的位移量)。由于磁吸力拉引極頭產(chǎn)生位移、到傳動(dòng)裝置使極頭反向位移這個(gè)過(guò)程的時(shí)間極短，并且，位移測(cè)量單元26的測(cè)量靈敏度較高、可以在極頭的位移量很小的情況下產(chǎn)生反饋，因此，第二種措施可以幾乎瞬間完成極頭位移的補(bǔ)償，不會(huì)造成極頭與待測(cè)樣品過(guò)接觸所導(dǎo)致的待測(cè)樣品壓碎或極頭嗑傷的情況發(fā)生。
當(dāng)然，上述措施可以單獨(dú)采用，為了更好的測(cè)量效果，也可以同時(shí)采用以上措施。
另外，在測(cè)量過(guò)程中，為了使得穿過(guò)待測(cè)樣品的磁場(chǎng)強(qiáng)度均勻，也就是使均勻區(qū)應(yīng)盡可能大。由于均勻區(qū)與極頭大小有關(guān)，極頭面積越大，均勻區(qū)越大，因而，在本發(fā)明中，極頭采用可更換的方式，滿足不同的需要，極頭由兩部分組成，一部分固定，另一部分通過(guò)螺紋與固定部分連接，可以實(shí)現(xiàn)拆卸。極頭有各種尺寸，可適應(yīng)不同強(qiáng)度磁場(chǎng)和不同大小均勻場(chǎng)的需求，當(dāng)需要較大的均勻場(chǎng)時(shí)，選用較大的極頭；當(dāng)需要較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，選用較小的極頭。
以下結(jié)合圖3和圖4所示的磁性測(cè)量方法的流程圖對(duì)極頭的位移控制進(jìn)行說(shuō)明。圖3為調(diào)節(jié)極頭位移、使其與待測(cè)樣品正好接觸的流程圖。圖4為提供磁化電流、進(jìn)行待測(cè)樣品的磁性測(cè)量的流程圖。
如圖3所示，調(diào)節(jié)極頭位移、使其與待測(cè)樣品正好接觸的方法包括以下步驟步驟301，獲得待測(cè)樣品的長(zhǎng)度，如前面所述，待測(cè)樣品的長(zhǎng)度可以通過(guò)輸入單元21獲得，即，可以通過(guò)操作面板人工輸入獲得，也可以通過(guò)單坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量獲得；步驟302，根據(jù)極頭之間的距離和獲得的長(zhǎng)度，得到極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，如前面所述，可以在控制單元22中，用極頭之間的距離減去待測(cè)樣品的長(zhǎng)度，獲得極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量；步驟303，將極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這里的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小可以使極頭初始的運(yùn)動(dòng)速度較快，并且在位移量快達(dá)到極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量時(shí)，極頭的運(yùn)動(dòng)速度逐漸減??；步驟304，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)極頭在位于極頭之間的待測(cè)樣品的長(zhǎng)度方向上位移，如前面所述，傳動(dòng)單元24在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)極頭運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生位移；步驟305，在極頭的位移過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量極頭的當(dāng)前位移量，如前面所述，可以通過(guò)位移測(cè)量單元26，例如光柵尺等，來(lái)測(cè)量極頭的當(dāng)前位移量，并利用測(cè)量到的極頭的當(dāng)前位移量進(jìn)行反饋控制；步驟306，根據(jù)測(cè)量得到的極頭的當(dāng)前位移量和極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，得到極頭當(dāng)前需要的位移量，如前面所述，控制單元22在接收到位移測(cè)量單元26反饋的極頭的當(dāng)前位移量時(shí)，利用極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量減去極頭的當(dāng)前位移量得到極頭當(dāng)前需要的位移量；步驟307，判斷極頭當(dāng)前需要的位移量是否為“0”，如果不為“0”，則返回步驟303，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)極頭的運(yùn)動(dòng)，如果為“0”，則執(zhí)行步驟308；步驟308，停止驅(qū)動(dòng)極頭運(yùn)動(dòng)，結(jié)束調(diào)節(jié)極頭與待測(cè)樣品正好接觸的流程。
通過(guò)圖3所示的流程，可以使極頭與待測(cè)樣品正好接觸。在極頭與待測(cè)樣品正好接觸后，磁化電源將提供磁化電流進(jìn)行待測(cè)樣品的磁性測(cè)量，其具體步驟如圖4所示，包括步驟401，提供磁化電流，開(kāi)始待測(cè)樣品的磁性測(cè)量；步驟402，在極頭的位移過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量極頭的當(dāng)前位移量，如前面所述，可以通過(guò)位移測(cè)量單元26，例如光柵尺測(cè)量極頭的當(dāng)前位移量，并利用得到的當(dāng)前位移量進(jìn)行反饋控制；步驟403，根據(jù)測(cè)量得到的極頭的當(dāng)前位移量和極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，得到極頭當(dāng)前需要的位移量，如前面所述，可以通過(guò)在控制單元26中，將極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量減去極頭的當(dāng)前位移量，得到需要對(duì)極頭進(jìn)行位移補(bǔ)償?shù)奈灰屏?；步驟404，將極頭當(dāng)前需要運(yùn)動(dòng)的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；步驟405，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)極頭在位于極頭之間的待測(cè)樣品的長(zhǎng)度方向上位移，對(duì)磁化電流所導(dǎo)致的極頭的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償；步驟406，重復(fù)步驟402-406，直到樣品的磁性測(cè)量結(jié)束。
通過(guò)上述步驟，可以在樣品的磁性測(cè)量過(guò)程中，有效地避免了由于磁化電流導(dǎo)致的極頭運(yùn)動(dòng)所引起的極頭嗑傷、或樣品壓碎的情況發(fā)生。
為了更清楚的理解本發(fā)明，以下分別以一種可能實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以很容易的根據(jù)這些描述對(duì)本發(fā)明的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵的構(gòu)成元件和結(jié)構(gòu)關(guān)系做出等同設(shè)計(jì)，因此，本發(fā)明的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵的構(gòu)成元件和結(jié)構(gòu)關(guān)系包括但不限于這個(gè)實(shí)例。
圖5為傳動(dòng)單元的主視圖。圖6為傳動(dòng)單元的俯視圖。從圖5和圖6可以看出，傳動(dòng)單元包括渦桿52、渦輪53、以及絲杠54，并且，圖中，標(biāo)號(hào)51表示驅(qū)動(dòng)電機(jī)，即，本發(fā)明中可能采用的一種驅(qū)動(dòng)單元。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)51的帶動(dòng)下，渦桿52、渦輪53相繼旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)絲杠54旋轉(zhuǎn)。由于絲杠54中的螺桿的旋轉(zhuǎn)，使得套筒旋進(jìn)或旋出螺桿。本發(fā)明中也可以采用其他的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，例如直接用驅(qū)動(dòng)電機(jī)51帶動(dòng)絲杠54旋轉(zhuǎn)，但是，通過(guò)采用渦桿52、渦輪53可以進(jìn)一步防止倒滑現(xiàn)象的發(fā)生。
圖7為本發(fā)明磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵的一種可能的機(jī)械結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7中給出了磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵的驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元、磁化單元、位移測(cè)量單元、以及承載單元，可以理解的是，磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵還包括如前面所述的輸入單元以及控制單元。
驅(qū)動(dòng)單元為驅(qū)動(dòng)電機(jī)51，傳動(dòng)單元包括渦桿52、渦輪53、以及絲杠54，這兩個(gè)元件已經(jīng)在圖5中進(jìn)行了描述，因此不在贅述。
磁化單元包括磁化線圈61a、61b，磁軛62a、62b、62c、62d和62e、以及極頭63a、63b。在磁軛62a上與磁軛62d接觸的一側(cè)設(shè)置有光柵尺的副尺67a，并在磁軛62d上與磁軛62a接觸的一側(cè)對(duì)應(yīng)于副尺設(shè)置光柵尺的主尺67b。光柵尺為位移測(cè)量單元的一種實(shí)例，其具體操作如前面所述。
磁軛62a在與磁軛62c相對(duì)的表面上依次設(shè)置了磁化線圈61a和極頭63a，同樣，磁軛62c在與磁軛62a相對(duì)的表面上也依次設(shè)置了磁化線圈61b和極頭63b。待測(cè)樣品64設(shè)置在極頭63a和63b之間。
磁軛62b、62c、62d和62e依次首位固定，構(gòu)成一個(gè)回路。磁軛62a與磁軛62e、62c平行設(shè)置，其兩端分別與磁軛62b、62d滑配，并且與磁軛62d、62b、62c構(gòu)成一個(gè)回路，在圖7中，磁軛62a、62b、62c、62d中的虛線表示磁力線。
承載板65a、65b(承載單元)用于固定驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元以及磁化單元，如圖7所示，驅(qū)動(dòng)單元和傳動(dòng)單元設(shè)置在承載板65a之上，磁軛62c設(shè)置在承載板b上。傳動(dòng)單元的絲杠54穿過(guò)承載板65a和磁軛62e、并且絲杠54的套筒與磁軛62a固定在一起，例如可以通過(guò)法蘭和螺釘配合進(jìn)行固定。當(dāng)套筒從螺桿中旋進(jìn)或者旋出時(shí)，帶動(dòng)磁軛62a上升或者下降。
為了進(jìn)一步保證磁軛62a上升或者下降的平穩(wěn)性，可以穿過(guò)承載板65a、磁軛62e將多條導(dǎo)柱66固定在磁軛62a上，每條導(dǎo)柱66也與磁軛62b、62d滑配，可以在垂直方向上隨磁軛62a上升和下降。
在上述的結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生的磁力線通過(guò)磁軛62a，并且磁軛62a可以上升和下降，這樣，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中所有磁軛均不動(dòng)、靠極頭運(yùn)動(dòng)來(lái)使得極頭與測(cè)試待測(cè)樣品接觸并進(jìn)行磁性測(cè)量而言，本發(fā)明可以保證極頭之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)更均勻，特別是在磁軛62a、62b、62c、62d的厚度相同的情況下。
從前面的描述可以知道，為了獲得較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度，在本發(fā)明中，采取鋁箔或者銅箔作為線圈導(dǎo)體，通以大電流。這樣，在極頭63a、63b之間的磁吸力增大，當(dāng)承載板65a、65b的強(qiáng)度不夠的情況下，將產(chǎn)生變形，使得極頭63a、63b的距離變小。雖然，在本發(fā)明中可以通過(guò)反饋控制極頭的反向運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償變形，但是為了獲得更好的測(cè)量效果，可以通過(guò)增強(qiáng)承載板65a、65b的強(qiáng)度來(lái)減少量或者避免變形的產(chǎn)生。
圖8為沿圖7中A-A線的剖視圖，其中，69表示設(shè)置在承載板65a中的加強(qiáng)筋。圖9為沿圖7中B-B線的剖視圖，其中，69表示設(shè)置在承載板65a中的加強(qiáng)筋。當(dāng)然，圖8和圖9中只是示范性的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以有多種排布方式。
另外，上述的實(shí)例是以極頭在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)為例進(jìn)行的說(shuō)明，可以理解的是，在水平方向上或者其他方向上也同樣可以進(jìn)行待測(cè)樣品的磁性測(cè)量。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，其特征在于，包括輸入單元、控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元、磁化單元以及位移測(cè)量單元，其中，磁化單元包括磁化繞組、磁軛、以及極頭，待測(cè)樣品放置在極頭之間輸入單元用于輸入待測(cè)樣品與極頭接觸的部分之間的長(zhǎng)度值，并將該長(zhǎng)度值傳送給控制單元；控制單元，用于根據(jù)輸入的長(zhǎng)度值或者反饋信號(hào)，獲得待測(cè)樣品與極頭正好接觸時(shí)極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，并且根據(jù)該位移量產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元；驅(qū)動(dòng)單元，根據(jù)來(lái)自控制單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，帶動(dòng)傳動(dòng)單元轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)單元，用于在驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)磁化單元的極頭在沿著位于極頭之間的待測(cè)樣品的長(zhǎng)度方向上產(chǎn)生位移，從而使得極頭之間產(chǎn)生相對(duì)的位移；位移測(cè)量單元，用于測(cè)量極頭當(dāng)前的位移量，并將測(cè)量到的極頭當(dāng)前的位移反饋給控制單元。
2.如權(quán)利要求1所述的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小可以使極頭初始的運(yùn)動(dòng)速度大于在位移量快達(dá)到極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量時(shí)極頭的運(yùn)動(dòng)速度。
3.如權(quán)利要求1所述的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，其特征在于，磁化繞組的線圈材料為鋁箔或者銅箔，鋁箔或者銅箔的層與層之間用絕緣薄膜隔開(kāi)，一層相當(dāng)于一匝。
4.如權(quán)利要求1所述的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，其特征在于，磁化單元的磁軛中的至少一個(gè)磁軛隨其上固定的極頭在傳動(dòng)單元的作用下一起運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，其特征在于，磁化單元中的各個(gè)磁軛的厚度相同。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，其特征在于，進(jìn)一步包括承載單元，至少用于承載驅(qū)動(dòng)單元、磁化單元、傳動(dòng)單元。
7.如權(quán)利要求6所述的磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵，其特征在于，所述承載單元中設(shè)置增加承載單元強(qiáng)度的加強(qiáng)筋。
8.一種驅(qū)動(dòng)控制方法，用于控制磁化測(cè)量單元的極頭的運(yùn)動(dòng)，使極頭與樣品正好接觸，其特征在于，包括步驟步驟A，獲得極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，并將極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；步驟B，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)極頭在位于極頭之間的待測(cè)樣品的長(zhǎng)度方向上位移；步驟C，在極頭的位移過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量極頭的當(dāng)前位移量，并反饋測(cè)量到的極頭的當(dāng)前位移量；步驟D，根據(jù)測(cè)量得到的極頭的當(dāng)前位移量和極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量，得到極頭當(dāng)前需要的位移量，如果極頭當(dāng)前需要的位移量不為“0”，則返回步驟A，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)極頭的運(yùn)動(dòng)，如果為“0”，則結(jié)束極頭運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)控制。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟A中，通過(guò)輸入樣品的長(zhǎng)度或者通過(guò)極頭位移過(guò)程中反饋的極頭當(dāng)前的位移量，獲得極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小使極頭初始的運(yùn)動(dòng)速度大于在位移量快達(dá)到極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量時(shí)極頭的運(yùn)動(dòng)速度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磁測(cè)量用全自動(dòng)電磁鐵以及驅(qū)動(dòng)控制方法。其中，驅(qū)動(dòng)控制方法，包括步驟A，將極頭需要運(yùn)動(dòng)的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；步驟B，驅(qū)動(dòng)極頭在位于極頭之間位移；步驟C，反饋測(cè)量到的極頭的當(dāng)前位移量；步驟D，得到極頭當(dāng)前需要的位移量，如果位移量不為“0”，則返回步驟A，如果為“0”，則結(jié)束。通過(guò)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，不僅提供高磁場(chǎng)強(qiáng)度的掃描磁場(chǎng)和任意點(diǎn)的固定磁場(chǎng)，而且避免了壓碎待測(cè)樣品或嗑傷極頭的現(xiàn)象發(fā)生。特別適用于稀土永磁釤鈷、塑磁等易碎磁性材料，滿足市場(chǎng)對(duì)高矯頑力和易碎磁性材料的檢測(cè)需求，添補(bǔ)了磁測(cè)量領(lǐng)域中的空白，為永磁材料的生產(chǎn)、利用提供了數(shù)據(jù)保障，將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)G01R33/12GK1932543SQ20061015064
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者方岱寧, 饒國(guó)光 申請(qǐng)人:北京賽迪機(jī)電新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司