專利名稱：一種測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱效應(yīng)測量領(lǐng)域，特別是一種測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的裝
置及方法，可以測量磁性材料在一定溫度條件下、一定強(qiáng)度交變磁場中的熱效應(yīng)，特別適用 于輸電導(dǎo)線防覆冰用磁性材料的篩選。
背景技術(shù)：
線路覆冰是嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的自然災(zāi)害之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1954 年12月到2006年底止，中國各地6千伏及以上電壓等級的電網(wǎng)(包括輸電線路和變電站) 發(fā)生各種各樣的覆冰災(zāi)害有1000多起，其中35千伏及以上規(guī)模較大并引起電網(wǎng)嚴(yán)重故障 的覆冰災(zāi)害就有86起以上。特別是2008年初，我國南方大部分地區(qū)和西北地區(qū)東部出現(xiàn) 了有氣象記錄以來最嚴(yán)重的冰凍災(zāi)害，給電網(wǎng)造成了嚴(yán)重破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失超過600億， 間接損失則達(dá)到3000億以上。因此，如何防止輸電線路覆冰已成為保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行 的一項(xiàng)重要課題。 關(guān)于覆冰線路的除冰方法，國內(nèi)外進(jìn)行了廣泛而深入的研究，先后出現(xiàn)了多種不
同機(jī)制的除冰方法，其中，低居里點(diǎn)磁性材料融冰法以其優(yōu)異的特性引起了廣泛關(guān)注。通過
選用居里溫度較低的磁性材料，將其包覆到輸電導(dǎo)線表面。當(dāng)環(huán)境溫度低于磁性材料的居
里溫度時(shí)，材料處于鐵磁態(tài)，由于交變磁場的作用，磁性材料中因磁滯損耗、渦流損耗和剩
余損耗而產(chǎn)生熱效應(yīng)，此部分能量損耗即為融冰所需的主要能量來源。而當(dāng)環(huán)境溫度較高
時(shí)，磁性材料處于順磁態(tài)，損耗生熱顯著降低，從而可以減少不必要的能量損耗。 對于實(shí)際應(yīng)用而言，在選擇防覆冰用磁性材料過程中主要關(guān)注兩個(gè)指標(biāo)，一是磁
性材料的居里溫度，另一是磁性材料在交變磁場中的熱效應(yīng)。居里溫度的測量可以利用現(xiàn)
有設(shè)備完成，然而，如何評價(jià)磁性材料在交變磁場中的熱效應(yīng)，目前尚無統(tǒng)一的測試方法和
現(xiàn)成的測試手段，因此，本專利提出了一種磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的測量方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中無法測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的缺陷，本發(fā)明提出 了一種基于溫升法測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的裝置及方法，通過模擬輸電導(dǎo)線表 面交變磁場和環(huán)境溫度變化，測量磁性材料在一定強(qiáng)度交變磁場中的發(fā)熱量，將其作為評 判磁性材料融冰能力的指標(biāo)，為防覆冰用磁性材料的篩選提供依據(jù)。 本發(fā)明的目的之一在于提供一種測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的裝置，包括 交變磁場發(fā)生裝置、恒溫裝置及測溫元件三部分，所述恒溫裝置中設(shè)有用于盛裝待測樣品 的樣品杯，所述樣品杯中裝有測量介質(zhì)；所述交變磁場發(fā)生裝置對置于恒溫裝置中的待測 樣品通交變電流且施加交變磁場；所述測溫元件伸入到恒溫裝置中，用于監(jiān)測測量介質(zhì)的 溫度變化。
1、交變磁場發(fā)生裝置部分
4
所述交變磁場發(fā)生裝置包括交變電源、交流電流表、變阻器及螺線管，所述交變電 源的一個(gè)出線端連接有交流電流表和變阻器，所述交變電源的另一出線端與變阻器的出線 端之間連接螺線管。 所述交變測長發(fā)生裝置采用螺線管進(jìn)行磁場加載，具體分為以下兩種
(1)螺線管采用長直螺線管加載磁場 長直螺線管尺寸參數(shù)如圖1所示，采用漆包銅線單層密繞。在螺線管長度與直徑 之比(以下簡稱長徑比)L/2r大于2的情況下，螺線管內(nèi)的軸向磁場在中心區(qū)域一定范圍 內(nèi)是均勻的，可以滿足不同形狀和尺寸待測樣品的測量需求。 在采用長直螺線管磁場加載方式時(shí)，為了降低樣品自身退磁場的影B向，優(yōu)先采用
具有較大長徑比的圓柱形待測樣品且其最好置于長直螺線管軸線的中心部分，特別規(guī)定待 測樣品的長徑比L/D > IO，且在測量過程中保持待測樣品縱軸方向與長直螺線管的磁場平 行。
(2)螺線管采用環(huán)形螺線管加載磁場 環(huán)形螺線管尺寸參數(shù)如圖2所示，采用漆包銅線單層密繞，優(yōu)選采用環(huán)形待測樣 品，環(huán)形螺線管均勻密繞在環(huán)形待測樣品上。由于環(huán)形待測樣品磁路閉合，不存在退磁場的 影響。為保證磁化場沿待測樣品徑向分布均勻，要求圓環(huán)的徑向厚度與平均直徑之比越小 越好，優(yōu)選環(huán)形待測樣品的徑向厚度h與平均直徑之比不大于1/6。 對于上述兩種磁場加載方式，交變磁場強(qiáng)度隨著螺線管中交變電流強(qiáng)度的改變而 改變，通過調(diào)節(jié)交變電流強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)交變磁場強(qiáng)度，滿足不同磁場強(qiáng)度下熱效應(yīng)測量的 需要。交變磁場變化的頻率取決于交變電流的頻率，通過改變交變電流頻率即可改變磁場 交變頻率，實(shí)現(xiàn)從工頻到高頻的測量需要。對于輸電導(dǎo)線防覆冰用磁性材料而言，特別關(guān)注 工頻交變磁場下的熱效應(yīng)。
2、恒溫裝置部分 所述恒溫裝置包括內(nèi)部裝有樣品杯的恒溫室和循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置與恒溫室 相連接。所述恒溫室包括絕熱層構(gòu)成的主體，在隔溫層的外面設(shè)有冷卻通道，所述循環(huán)裝置 包括盛裝有循環(huán)介質(zhì)的循環(huán)介質(zhì)箱及循環(huán)泵，所述循環(huán)介質(zhì)箱通過入水管和出水管與恒溫 室的冷卻通道相連通，所述入水管上設(shè)有循環(huán)泵。 所述恒溫室內(nèi)裝有樣品杯，通過調(diào)整循環(huán)裝置內(nèi)循環(huán)介質(zhì)的溫度可以控制恒溫室
內(nèi)的溫度，提供測量所需的溫度條件，恒溫室的恒溫范圍可在ot:到5(TC之間變化。 在測量時(shí)，首先稱量一定質(zhì)量的比熱已知的液體介質(zhì)放入樣品杯中，并將待測樣 品整體浸于其中，然后一起放入恒溫室內(nèi)，待熱平衡穩(wěn)定，達(dá)到要求溫度后，即可施加交變 磁場，測量熱效應(yīng)。 此處所說的比熱已知的液體介質(zhì)可以為純水、無水、乙醇、煤油、蓖麻油等有機(jī)或 無機(jī)液體。 3、測溫元件 本測量裝置主要基于溫升法的基本原理測量熱效應(yīng)，待測樣品在交變磁場中的損 耗生熱導(dǎo)致樣品杯內(nèi)測量介質(zhì)的溫度上升，利用測溫元件測量一定時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變 化，即可確定待測樣品材料的發(fā)熱功率。 本發(fā)明的另一 目的在于提供測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的方法，包括如下步驟 A)將待測樣品置于盛裝有i 值，然后放入恒溫室中，同時(shí)，將循環(huán)介質(zhì)的溫度調(diào)整到預(yù)定值(此處預(yù)定值與前面所述
t介質(zhì)的樣品杯中，將效
t介質(zhì)的溫度調(diào)整到預(yù)定
將效
:介
質(zhì)的溫度調(diào)整到預(yù)定值"中的預(yù)定值相等)，開啟循環(huán)裝置，保持恒溫室的絕熱層
內(nèi)外熱平衡； B)待熱平衡達(dá)到穩(wěn)定后，開啟交變電源通交變電流，螺線管施加交變磁場，將電S 調(diào)節(jié)到需要值； C)利用測溫元件監(jiān)測一定時(shí)間間隔內(nèi)樣品杯內(nèi)測量介質(zhì)的溫度變化，以此確定, 測樣品的發(fā)熱功率。 當(dāng)所述螺線管采用長直螺線管時(shí)，測量待測樣品發(fā)熱功率的具體計(jì)算方法如下
將待測樣品、樣品杯以及測量介質(zhì)視為一個(gè)整體，則通過式(1)可得總的熱效f 為




(2)
p = i (W/kg) m樣 此即為待測樣品在一定強(qiáng)度交變磁場中的單重發(fā)熱值。
當(dāng)所述螺線管采用環(huán)形螺線管時(shí)，測量待測樣品發(fā)熱功率的具體計(jì)算方法如下 將樣品杯、待測樣品、環(huán)形線圈銅線以及測量介質(zhì)視為一個(gè)整體，則通過式(3)可
得總的熱效應(yīng)為
:(附杯C杯十附樣C樣十附介質(zhì)C介質(zhì)十^銅C銅^
(w)
(3)






其中，mff -樣品杯質(zhì)量，單位g， Cff -樣品杯壁材料比熱，單位J/g°C 樣品質(zhì)量，單位g， c#-樣品比熱，單位j/g°C
m樣
m^^-測量介質(zhì)的質(zhì)量，單位g，c^^-測量介質(zhì)的比熱，單位J/g°C m,f環(huán)形線圈所用銅線的質(zhì)量，g，c,f銅的比熱，單位J/g°C
體系初始溫度，單位"C ， T-體系終了溫度，單位 : 測量開始時(shí)間，單位s， t-測量終了時(shí)間，單位s
令(3)式中待測樣品質(zhì)量為零，即m樣二 O，則可得空線圈熱效應(yīng)計(jì)算公式(4)戶線圈=(附杯c杯+附介質(zhì)c介質(zhì)+附銅c銅)7T^ (W) (4) 于是，采用式(5)得到待測樣品的發(fā)熱功率為
P樣二P總-P線圈(W) (5) 為了不同磁性材料之間性能便于比較，規(guī)定統(tǒng)一采用單位質(zhì)量發(fā)熱功率，簡稱單
重發(fā)熱值，采用式(6)將待測樣品的發(fā)熱功率除以其質(zhì)量即可
p = k (W/kg) (6) m樣 此即為待測樣品在一定強(qiáng)度交變磁場中的單重發(fā)熱值。 所述測量介質(zhì)采用純水、無水、乙醇、煤油、蓖麻油等有機(jī)或無機(jī)液體。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明為評價(jià)輸電導(dǎo)線防覆冰用磁性材料在交變磁場中的
熱效應(yīng)提供了一種簡單可行的方法和測量裝置，該測量裝置和方法具有交變磁場強(qiáng)度連續(xù)
可調(diào)，磁場交變頻率可調(diào)，測量溫度可調(diào)以及結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，操作十分簡便，而且測量數(shù)
據(jù)真實(shí)可靠，重復(fù)性好，運(yùn)行成本低，這對于防覆冰用磁性材料的篩選具有重要意義。


圖1是長直螺線管結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是環(huán)形待測樣品及環(huán)形螺線管纏繞在環(huán)形待測樣品上的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明測試裝置示意圖(長直螺線管加場)；
圖4是本發(fā)明測試裝置示意圖(環(huán)形螺線管加場)； 其中，1-交變電源，2-交流電流表，3-變阻器，4-長直螺線管，5-循環(huán)介質(zhì)，6-圓 柱形待測樣品，7-測量介質(zhì)，8-樣品杯，9-樣品杯蓋，10-絕熱層，11-測溫元件，12-循環(huán)介 質(zhì)箱，13-循環(huán)泵，14-冷卻通道，15-入水管，16-出水管，17-環(huán)形螺線管，18-環(huán)形待測樣
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的測量裝置及測量方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1 如圖3所示，本例中的待測樣品采用圓柱形待測樣品6，螺線管采用長直螺線管4。
本例所述測量裝置主要由交變磁場發(fā)生裝置、恒溫裝置和測溫元件11組成。交 變磁場發(fā)生系統(tǒng)包括交流電源1、交流電流表2、變阻器3和長直螺線管4，交流電源1連接 220V電壓，交流電源1的一個(gè)出線端依次連接有交流電流表2和變阻器3，交變電源1的另 一出線端與變阻器3的出線端之間連接有長直螺線管4，長直螺線管均勻的環(huán)繞繞在恒溫 室外部，交流電流表2用于實(shí)時(shí)觀察裝置中的電流情況，變阻器3用于改變電路中的電流強(qiáng) 度；恒溫系統(tǒng)包括恒溫室和循環(huán)裝置，恒溫室包括由絕熱層IO(例如聚氨酯泡沫)構(gòu)成的主 體，絕熱層的外部設(shè)有冷卻通道14 ;循環(huán)裝置包括盛裝有循環(huán)介質(zhì)的循環(huán)介質(zhì)箱12和循環(huán) 泵13，循環(huán)介質(zhì)箱12通過入水管15與冷卻通道14的底部入口相連通，循環(huán)介質(zhì)箱12通過 出水管16與冷卻通道14的頂部出水口相連通，入水管15上設(shè)有循環(huán)泵13。圓柱形待測樣
7品6置于裝有測量介質(zhì)7的樣品杯8中，樣品杯8上設(shè)有樣品杯蓋9進(jìn)行密封，然后將密封 好的樣品杯整體放入由絕熱層IO構(gòu)成的恒溫室中；測溫元件ll采用兩個(gè)，兩個(gè)測溫元件的 一頭分別插入樣品杯8和冷卻通道14中、另一頭露于空氣中，兩個(gè)測溫元件分別用于測量 樣品杯中測量介質(zhì)7的溫度及冷卻通道中循環(huán)介質(zhì)5的溫度；測溫元件11可以采用精密溫 度計(jì)或溫度傳感器及其顯示儀表，測量介質(zhì)7可采用純水、無水、乙醇、煤油、蓖麻油等有機(jī) 或無機(jī)液體，循環(huán)介質(zhì)5可采用水、液氨或液氮等液體。
測量的具體方法為 在測量時(shí)，首先稱量一定質(zhì)量(具體量以使待測樣品整體浸于其中為宜)的比熱 已知的測量介質(zhì)7放入樣品杯8中，并將圓柱形待測樣品6整體浸于其中，先調(diào)整測量介質(zhì) 7溫度到預(yù)定值，然后整體放入恒溫室內(nèi)熱平衡。與此同時(shí)，將循環(huán)介質(zhì)5的溫度調(diào)整到預(yù) 定值(此處預(yù)定值與前面所述"將測量介質(zhì)的溫度調(diào)整到預(yù)定值"中的預(yù)定值相等)，開啟 循環(huán)裝置，保持恒溫室的絕熱層內(nèi)外溫度均衡。待熱平衡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，開啟交流電源1 ， 長直螺線管4產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)需要施加的交變磁場強(qiáng)度要求將電流調(diào)節(jié)到需要值。待 測樣品6在交變磁場中的損耗生熱導(dǎo)致樣品杯8內(nèi)測量介質(zhì)的溫度上升，利用測溫元件11 測量一定時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化，即可確定待測樣品6的發(fā)熱功率。 由于長直螺線管4置于恒溫室外部，長直螺線管4自身發(fā)熱被循環(huán)介質(zhì)帶走，因
此，樣品杯內(nèi)的溫度變化僅由樣品自身損耗生熱引起，測得值即為樣品的實(shí)際發(fā)熱功率，具 體計(jì)算方法如下 將待測樣品、樣品杯以及測量介質(zhì)視為一個(gè)整體，則通過式(1)可得總的熱效應(yīng) 為
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，m杯-樣品杯質(zhì)量，單位g， c杯-樣品杯壁材料比熱，單位J/VC m樣-樣品質(zhì)量，單位g， c樣-樣品比熱，單位J/g°C m^^-測量介質(zhì)的質(zhì)量，單位g，c^^-測量介質(zhì)的比熱，單位J/g°CT。_體系初始溫度，單位t: ， T-體系終了溫度，單位t: t。_測量開始時(shí)間，單位s， t-測量終了時(shí)間，單位s 為了不同磁性材料之間性能便于比較，規(guī)定統(tǒng)一采用單位質(zhì)量發(fā)熱功率，簡稱單
重發(fā)熱值，通過式(2)將待測樣品的發(fā)熱功率除以其質(zhì)量即可
p=4(W/kg) (2) m樣 此即為待測樣品在一定強(qiáng)度交變磁場中的單重發(fā)熱值。
實(shí)施例2 如圖4所示，本例中的待測樣品采用環(huán)形形待測樣品18，螺線管采用環(huán)形螺線管 17。 本例所述測量裝置主要由交變磁場發(fā)生裝置、恒溫裝置和測溫元件11組成。交變 磁場發(fā)生系統(tǒng)包括交流電源1、交流電流表2、變阻器3和環(huán)形螺線管17，交流電源1連接220V電壓，交流電源1一個(gè)出線端依次連接有交流電流表2和變阻器3，繞在環(huán)形待測樣品 18外層上的環(huán)形螺線管17的兩端分別與交變電源1的另一出線端及變阻器3的出線端相 連，交流電流表2用于實(shí)時(shí)觀察裝置中的電流情況，變阻器3用于改變電路中的電流強(qiáng)度； 恒溫系統(tǒng)包括恒溫室和循環(huán)裝置，恒溫室包括由絕熱層IO(例如聚氨酯泡沫)構(gòu)成的主體， 絕熱層的外部設(shè)有冷卻通道14 ;循環(huán)裝置包括盛裝有循環(huán)介質(zhì)的循環(huán)介質(zhì)箱12和循環(huán)泵 13，循環(huán)介質(zhì)箱12通過入水管15與冷卻通道14的底部入口相連通，循環(huán)介質(zhì)箱12通過出 水管16與冷卻通道14的頂部出水口相連通，入水管15上設(shè)有循環(huán)泵13。繞有環(huán)形螺線管 17的環(huán)形待測樣品18置于裝有測量介質(zhì)7的樣品杯8中，樣品杯8上設(shè)有樣品杯蓋9進(jìn) 行密封，然后將密封好的樣品杯整體放入由絕熱層10構(gòu)成的恒溫室中；測溫元件11采用兩 個(gè)，兩個(gè)測溫元件的一頭分別插入樣品杯8和冷卻通道14中、另一頭露于空氣中，兩個(gè)測溫 元件分別用于測量樣品杯中測量介質(zhì)7的溫度及冷卻通道中循環(huán)介質(zhì)5的溫度；測溫元件 11可以采用精密溫度計(jì)或溫度傳感器及其顯示儀表，測量介質(zhì)7可采用純水、無水、乙醇、 煤油、蓖麻油等有機(jī)或無機(jī)液體，循環(huán)介質(zhì)5可采用水、液氨或液氮等液體。
測量的具體方法為 在測量時(shí)，首先稱量一定質(zhì)量(具體量以使待測樣品整體浸于其中為宜)的比熱 已知的測量介質(zhì)7放入樣品杯8中，先調(diào)整測量介質(zhì)7溫度到預(yù)定值，然后整體放入恒溫室 內(nèi)熱平衡。與此同時(shí)，將循環(huán)介質(zhì)5的溫度調(diào)整到預(yù)定值(此處預(yù)定值與前面所述"將測量 介質(zhì)的溫度調(diào)整到預(yù)定值"中的預(yù)定值相等)，開啟循環(huán)裝置，保持恒溫室的絕熱層內(nèi)外溫 度均衡。待熱平衡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，開啟交流電源l，環(huán)形螺線管17產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)需 要施加的交變磁場強(qiáng)度要求調(diào)節(jié)變阻器將電流強(qiáng)度調(diào)節(jié)到需要值。由于損耗生熱，樣品杯 8內(nèi)測量介質(zhì)的溫度上升，利用測溫元件11測量一定時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化。
對于環(huán)形螺線管17加載磁場方式，所監(jiān)測到的溫度變化是由待測樣品損耗發(fā)熱 和螺線管損耗發(fā)熱共同引起的，即P^二Pff+P,^。因此，在計(jì)算樣品的熱效應(yīng)時(shí)，必須扣 除螺線管自身發(fā)熱的影響。具體操作時(shí)，可采用與待測樣品具有相同規(guī)格尺寸的空線圈，測 量其在同樣測試條件下發(fā)熱功率，然后在總的發(fā)熱功率中將其扣除即可，具體計(jì)算方法如 下 將樣品杯、待測樣品、環(huán)形線圈銅線以及測量介質(zhì)視為一個(gè)整體，則通過式(3)可
得總的熱效應(yīng)為
一
7)6 二(附杯c杯+附樣c樣+附介質(zhì)c介質(zhì)+附銅c銅)7T7！ (W) (3)
f 一/q 其中，m杯-樣品杯質(zhì)量，單位g， c杯-樣品杯壁材料比熱，單位J/VC m樣-樣品質(zhì)量，單位g， c樣-樣品比熱，單位J/VC m^^-測量介質(zhì)的質(zhì)量，單位g，c^^-測量介質(zhì)的比熱，單位J/g°C m銅-環(huán)形線圈所用銅線的質(zhì)量，g， c,同-銅的比熱，單位J/g°C T。_體系初始溫度，單位t: ， T-體系終了溫度，單位t: t。-測量開始時(shí)間，單位s， t-測量終了時(shí)間，單位s 令(3)式中待測樣品質(zhì)量為零，即m#= O，則可得空線圈熱效應(yīng)計(jì)算公式(4)
戶線圈=(附杯c杯+附介質(zhì)c介質(zhì)+附銅c銅)77T^ (w) (4) 于是，采用式(5)得到待測樣品的發(fā)熱功率為
P樣二P總-P線圈(W) (5) 為了不同磁性材料之間性能便于比較，規(guī)定統(tǒng)一采用單位質(zhì)量發(fā)熱功率，簡稱單
重發(fā)熱值，采用式(6)將待測樣品的發(fā)熱功率除以其質(zhì)量即可
P=^(W/kg) (6)
此即為待測樣品在一定強(qiáng)度交變磁場中的單重發(fā)熱值。 最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然 可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的裝置，其特征在于該裝置包括交變磁場發(fā)生裝置、恒溫裝置及測溫元件，所述恒溫裝置中設(shè)有用于盛裝待測樣品的樣品杯，所述樣品杯中裝有測量介質(zhì)；所述交變磁場發(fā)生裝置對置于恒溫裝置中的待測樣品施加交變磁場；所述測溫元件伸入到恒溫裝置中的樣品杯內(nèi)，用于監(jiān)測測量介質(zhì)的溫度變化。
2. 如權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于所述交變磁場發(fā)生裝置包括交變電源、 交流電流表、變阻器及螺線管，所述交變電源的一個(gè)出線端連接有交流電流表和變阻器，所 述交變電源的另一出線端與變阻器的出線端之間連接螺線管。
3. 如權(quán)利要求2所述的測量裝置，其特征在于當(dāng)所述螺線管為長直螺線管時(shí)，所述待 測樣品為圓柱形，圓柱形待測樣品置于長直螺線管軸線的中心部位且其縱軸方向與長直螺 線管的磁場平行。
4. 如權(quán)利要求3所述的測量裝置，其特征在于所述長直螺線管的長度與直徑之比大 于2，所述圓柱形待測樣品的長度與直徑之比大于10。
5. 如權(quán)利要求2所述的測量裝置，其特征在于當(dāng)所述螺線管為環(huán)形螺線管，所述待測 樣品為環(huán)形，環(huán)形螺線管均勻密繞在環(huán)形待測樣品上。
6. 如權(quán)利要求5所述的測量裝置，其特征在于所述環(huán)形待測樣品的徑向厚度與平均 直徑之比不大于1/6。
7. 如權(quán)利要求l-6任一所述的測量裝置，其特征在于所述恒溫裝置包括內(nèi)部裝有樣 品杯的恒溫室和循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置與恒溫室相連接。
8. 如權(quán)利要求7所述的測量裝置，其特征在于所述恒溫室包括絕熱層構(gòu)成的主體，在 隔溫層的外面設(shè)有冷卻通道，所述循環(huán)裝置包括盛裝有循環(huán)介質(zhì)的循環(huán)介質(zhì)箱及循環(huán)泵， 所述循環(huán)介質(zhì)箱通過入水管和出水管與恒溫室的冷卻通道相連通，所述入水管上設(shè)有循環(huán) 泵。
9. 一種用權(quán)利要求8所述的裝置測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的方法，其特征在于包括下述步驟A) 將待測樣品置于盛裝有測量介質(zhì)的樣品杯中，將測量介質(zhì)的溫度調(diào)整到預(yù)定值，然 后放入恒溫室中，同時(shí)，將循環(huán)介質(zhì)的溫度調(diào)整到預(yù)定值，開啟循環(huán)裝置，保持恒溫室的絕 熱層內(nèi)外熱平衡；B) 待熱平衡達(dá)到穩(wěn)定后，開啟交變電源通交變電流，螺線管施加交變磁場，將電流調(diào)節(jié) 到需要值；C) 利用測溫元件監(jiān)測一定時(shí)間間隔內(nèi)樣品杯內(nèi)測量介質(zhì)的溫度變化，以此確定待測樣 品的發(fā)熱功率。
10. 如權(quán)利要求9所述的測量方法，其特征在于當(dāng)所述螺線管采用長直螺線管時(shí)，測 量待測樣品發(fā)熱功率的具體計(jì)算方法如下將待測樣品、樣品杯以及測量介質(zhì)視為一個(gè)整體，則通過式(1)可得總的熱效應(yīng)為T — J1f總=(附杯c杯+附樣c樣+附介質(zhì)c介質(zhì))V7！ (W) (1)f 一f。其中，m杯-樣品杯質(zhì)量，單位g， c杯-樣品杯壁材料比熱，單位J/VC m樣-樣品質(zhì)量，單位g， c樣-樣品比熱，單位J/g°C m^^-測量介質(zhì)的質(zhì)量，單位g，c^^-測量介質(zhì)的比熱，單位J/g°CT。-體系初始溫度，單位t:， T-體系終了溫度，單位t: t。-測量開始時(shí)間，單位s， t-測量終了時(shí)間，單位s為了不同磁性材料之間性能便于比較，規(guī)定統(tǒng)一采用單位質(zhì)量發(fā)熱功率，簡稱單重發(fā) 熱值，通過式(2)將待測樣品的發(fā)熱功率除以其質(zhì)量即可P戰(zhàn)m樣(W/kg)(2)此即為待測樣品在一定強(qiáng)度交變磁場中的單重發(fā)熱值。
11.如權(quán)利要求9所述的測量方法，其特征在于當(dāng)所述螺線管采用環(huán)形螺線管時(shí)，測 量待測樣品發(fā)熱功率的具體計(jì)算方法如下將樣品杯、待測樣品、環(huán)形線圈銅線以及測量介質(zhì)視為一個(gè)整體，則通過式(3)可得總 的熱效應(yīng)為^杯c杯+/ 2樣<::樣+/7 介質(zhì)(:介質(zhì)+/ 2銅<:銅(w)(3)其中，m杯-樣品杯質(zhì)量，單位g， c杯-樣品杯壁材料比熱，單位J/VC m樣-樣品質(zhì)量，單位g， c樣-樣品比熱，單位J/g°Cm介質(zhì)t介質(zhì)的質(zhì)j:，單位g， c介質(zhì):介質(zhì)的比熱，單位J/g°Cm,f環(huán)形線圈所用銅線的質(zhì)量，g，c,f銅的比熱，單位J/g°CT。-體系初始溫度，單位t:， T-體系終了溫度，單位t:t。-測量開始時(shí)間，單位s， t-測量終了時(shí)間，單位s令(3)式中待測樣品質(zhì)量為零，即m樣二 O，則可得空線圈熱效應(yīng)計(jì)算公式(4)尸線圈=("^杯e杯+ ^介質(zhì)e介質(zhì)+ W銅C銅卜/n(w)(4)于是，采用式(5)得到待測樣品的發(fā)熱功率為P樣國Pa_P線l(W)(5)為了不同磁性材料之間性能便于比較，規(guī)定統(tǒng)一采用單位質(zhì)量發(fā)熱功率，簡稱單重發(fā) 熱值，采用式(6)將待測樣品的發(fā)熱功率除以其質(zhì)量即可m樣CW/kg)(6)此即為待測樣品在一定強(qiáng)度交變磁場中的單重發(fā)熱值。
12.如權(quán)利要求9所述的測量方法，其特征在于所述領(lǐng)煤油、蓖麻油等有機(jī)或無機(jī)液體。:介質(zhì)采用純水、無水、乙醇全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量磁性材料在交變磁場中熱效應(yīng)的裝置及方法，裝置包括交變磁場發(fā)生裝置、恒溫裝置及測溫元件，該方法為將待測樣品置于盛裝有測量介質(zhì)的樣品杯中，將測量介質(zhì)的溫度調(diào)整到預(yù)定值，放入恒溫室中，待熱平衡達(dá)到穩(wěn)定后，通交變電流，施加交變磁場，采用測溫元件監(jiān)測一定時(shí)間間隔內(nèi)樣品杯內(nèi)測量介質(zhì)的溫度變化，即可確定待測樣品的發(fā)熱功率。該測量裝置和方法具有交變磁場強(qiáng)度連續(xù)可調(diào)、磁場交變頻率和測量溫度可調(diào)及結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，具有操作簡便、測量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠、重復(fù)性好、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，對防覆冰用磁性材料的篩選具有重要意義。
文檔編號G01N25/20GK101788512SQ20101011241
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者葉榮昌, 徐麗, 陳新, 龍毅 申請人:中國電力科學(xué)研究院;北京科技大學(xué)