一種磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀，該測(cè)試儀包括主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、應(yīng)力施加裝置、永磁體；其中，所述的主測(cè)量部件由上、下兩個(gè)回路模塊、上、下兩個(gè)極頭、左右兩個(gè)激勵(lì)線圈和一根待測(cè)的磁致伸縮材料組成；主測(cè)量部件的總體結(jié)構(gòu)呈左右對(duì)稱。本發(fā)明通過(guò)主測(cè)量部件和應(yīng)力施加裝置的應(yīng)用，設(shè)計(jì)一種即能進(jìn)行正磁致伸縮效應(yīng)和逆磁致伸縮效應(yīng)特性測(cè)試，又能進(jìn)行動(dòng)態(tài)激勵(lì)條件下的磁特性測(cè)試，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高的磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀。
【專利說(shuō)明】一種磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁致伸縮材料磁特性測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及一種以鐵基磁致伸縮材料為主要對(duì)象的磁特性測(cè)試儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁致伸縮材料是一種新型的功能材料。該材料在磁場(chǎng)和應(yīng)力的作用下會(huì)發(fā)生長(zhǎng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度(或者磁化強(qiáng)度)的變化，可廣泛應(yīng)用在致動(dòng)器、傳感器、精密測(cè)量與控制、能量轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。磁致伸縮材料主要有磁致伸縮和逆磁致伸縮兩種效應(yīng)。磁致伸縮效應(yīng)指材料在磁場(chǎng)作用下發(fā)生磁致伸縮和磁化強(qiáng)度的變化，逆磁致伸縮效應(yīng)指材料在應(yīng)力作用下發(fā)生磁致伸縮和磁化強(qiáng)度的變化。磁致伸縮材料的應(yīng)用大都基于這兩種效應(yīng)展開，因此，測(cè)量磁致伸縮材料的磁致伸縮特性是目前磁致伸縮材料與器件領(lǐng)域研究的熱門。
[0003]常見的磁致伸縮材料有Terfenol-D、Fe_Ga合金(Galfenol)等。稀土磁致伸縮材料Terfenol-D在室溫下磁場(chǎng)為80kA/m時(shí)，飽和磁致伸縮可達(dá)1200 X 10-6~2000 X 10-6，即Terfenol-D的飽和磁場(chǎng)約為80kA/m。2001年由A.Ε.Clark等人發(fā)現(xiàn)的Fe-Ga合金在磁場(chǎng)為10kA/m時(shí)飽和磁致伸縮約為250 X 10_6，其飽和磁場(chǎng)相對(duì)較低。Fe-Ga合金等低飽和磁場(chǎng)的材料磁特性測(cè)試方法與Terfenol-D的磁特性測(cè)試方法類似。河北工業(yè)大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院物理研究所共同研制的多參數(shù)磁測(cè)量系統(tǒng)能夠完成對(duì)材料靜態(tài)磁致伸縮、應(yīng)變系數(shù)、增量磁導(dǎo)率、頻率阻抗特性的測(cè)量。但是對(duì)于諸如Fe-Ga、Fe-Ni, Fe-Co等具有低飽和磁場(chǎng)的材料，壓力變化時(shí)逆磁致伸縮效應(yīng)和動(dòng)態(tài)激勵(lì)條件下的磁特性測(cè)試，多參數(shù)磁測(cè)量系統(tǒng)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)量。因此對(duì)于具有低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料，目前尚無(wú)能夠完成其逆磁致伸縮效應(yīng)和動(dòng)態(tài)激勵(lì)條件下的磁特性測(cè)試儀的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀的不足，通過(guò)粘有應(yīng)變片的磁致伸縮材料、主測(cè)量部件和應(yīng)力施加裝置的應(yīng)用，設(shè)計(jì)一種即能進(jìn)行正磁致伸縮效應(yīng)和逆磁致伸縮效應(yīng)特性測(cè)試，又能進(jìn)行動(dòng)態(tài)激勵(lì)條件下的磁特性測(cè)試，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高的磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀，該測(cè)試儀包括主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、應(yīng)力施加裝置、永磁體；
[0007]其中，應(yīng)力施加裝置由頂蓋、油缸、油池底座和手輪組成；油池底座的形狀呈“]”結(jié)構(gòu)，其中下端比上端長(zhǎng)；油池底座的下端上面固定著油缸，油缸上面固定著頂蓋；手輪通過(guò)螺紋穿過(guò)油池底座的上端，與永磁體緊密相連；
[0008]永磁體、主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器同`軸置于應(yīng)力施加裝置的中間；其中，應(yīng)力施加裝置的頂蓋上放置標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，標(biāo)準(zhǔn)力傳感器上放置主測(cè)量部件，主測(cè)量部件上放置永磁體，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使永磁體、主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器緊密同軸連接；[0009]所述的主測(cè)量部件由上、下兩個(gè)回路模塊、上、下兩個(gè)極頭、左右兩個(gè)激勵(lì)線圈和一根待測(cè)的磁致伸縮材料組成；主測(cè)量部件的總體結(jié)構(gòu)呈左右對(duì)稱；下回路模塊呈“LI”結(jié)構(gòu)，上回路模塊呈“TI ”型結(jié)構(gòu)，下回路模塊和上回路模塊的大小相同，方向相反，形成一個(gè)“口”型結(jié)構(gòu)，二者的水平板中間各有一個(gè)孔洞，位置對(duì)應(yīng)；“口”型結(jié)構(gòu)的兩個(gè)豎邊的前側(cè)和后側(cè)，各有一條長(zhǎng)度大于豎邊的鋁板，螺栓穿過(guò)鋁板上下端的通孔，將鋁板兩兩固定，鋁板將“口”型結(jié)構(gòu)夾緊，使下回路模塊和上回路模塊成為一體；“口”型結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的豎邊和鋁板各套有I個(gè)線圈，2個(gè)線圈并聯(lián)；下極頭穿過(guò)下回路模塊水平板中間的孔洞，上極頭穿過(guò)上回路模塊水平板中間的孔洞，上極頭和下極頭將中間的磁致伸縮材料夾緊同軸固定；上極頭與永磁體相連，下極頭與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器相連。
[0010]所述的主測(cè)量部件中上回路模塊和下回路模塊采用40片硅鋼片，每片厚度為
0.5mm ;上回路模塊和下回路模塊的水平板中間各有一個(gè)直徑為15mm的孔洞。
[0011]所述的永磁體為牌號(hào)是N35的釹鐵硼永磁，直徑為20mm，高度為4mm，能產(chǎn)生2.lkA/m的偏置磁場(chǎng)。
[0012]所述的應(yīng)力施加裝置具體為粉末油壓壓片機(jī)。
[0013]本發(fā)明的顯著特點(diǎn)是能夠進(jìn)行低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料正磁致伸縮效應(yīng)、逆磁致伸縮效應(yīng)、動(dòng)態(tài)特性測(cè)量。主測(cè)量部件的上極頭和下極頭長(zhǎng)度不同，直徑相同，該結(jié)構(gòu)使得待測(cè)的磁致伸縮材料中磁場(chǎng)強(qiáng)度均勻，棒表面和棒中的磁場(chǎng)強(qiáng)度近似相等。主測(cè)量部件的左右兩個(gè)線圈并聯(lián)連接，能通過(guò)的最大電流為5A，適合給低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料施加磁場(chǎng)。給左右兩個(gè)線圈通電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，利用粘貼在磁致伸縮材料上的應(yīng)變片可以測(cè)量磁致伸縮，利用磁致伸縮材料上繞的感應(yīng)線圈可以測(cè)量與磁感應(yīng)強(qiáng)度相關(guān)的電壓，從而進(jìn)行磁致伸縮材料正磁致伸縮效應(yīng)的測(cè)量。利用應(yīng)力施加裝置給磁致伸縮材料施加應(yīng)力，利用磁致伸縮材料上繞的感應(yīng)線圈可以測(cè)量與磁感應(yīng)強(qiáng)度相關(guān)的電壓，從而可以進(jìn)行磁致伸縮材料逆磁致伸縮效應(yīng)的測(cè)量。給線圈通交流電流，利用永磁體產(chǎn)生偏置磁場(chǎng)，磁致伸縮材料在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生交變應(yīng)變，利用粘貼在磁致伸縮材料上的應(yīng)變片可以測(cè)量應(yīng)變，從而可以進(jìn)行磁致伸縮材料動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試。
[0014]本發(fā)明的有益效果具體體現(xiàn)為:
[0015]1.本發(fā)明中線圈能流過(guò)的最大電流為5A,能產(chǎn)生最大39kA/m的磁場(chǎng),對(duì)于具有低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料，如Fe-Ga合金、Fe-Ni合金、Fe-Co合金等的磁特性測(cè)試具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯浴?br> [0016]2.本發(fā)明利用應(yīng)力施加裝置可以給被測(cè)磁致伸縮材料施加應(yīng)力，利用主測(cè)量部件里的線圈給被測(cè)材料提供偏置磁場(chǎng)，從而可以進(jìn)行逆磁致伸縮效應(yīng)的測(cè)試，解決了常規(guī)磁特性測(cè)試裝置無(wú)法測(cè)量材料逆效應(yīng)特性測(cè)試的問(wèn)題。
[0017]3.本發(fā)明利用永磁體施加偏置磁場(chǎng)，給線圈通交變電流，能產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，利用粘貼在材料上的應(yīng)變片測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變，可以進(jìn)行磁致伸縮材料動(dòng)態(tài)特性的測(cè)量。交變電流的頻率可以達(dá)到1000Hz。本發(fā)明將磁致伸縮效應(yīng)、逆磁致伸縮效應(yīng)、動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試集中在一個(gè)測(cè)試儀上進(jìn)行，操 作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀示意圖。其中，1-下回路模塊，2-線圈，3-上回路模塊，4-上極頭，5-磁致伸縮棒，6-螺栓，7-鋁板，8-下極頭，9-標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，10-頂蓋，11-油缸，12-油池底座，13-手輪，14-永磁體。
[0019]圖2為磁特性測(cè)試儀主測(cè)量部件三視圖。其中圖2(x)為主測(cè)量部件主視圖，圖2(y)為主測(cè)量部件左視圖，圖2 (z)為主測(cè)量部件俯視圖。
[0020]圖3為Fe-Ga合金棒材正磁致伸縮效應(yīng)測(cè)試結(jié)果。橫坐標(biāo)H-磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位kA/m?？v坐標(biāo)λ -材料在磁場(chǎng)和預(yù)應(yīng)力作用下的磁致伸縮，無(wú)量綱。曲線a-預(yù)應(yīng)力為OMPa時(shí)磁場(chǎng)與磁致伸縮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，曲線b-預(yù)應(yīng)力為21MPa時(shí)磁場(chǎng)與磁致伸縮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，曲線C-預(yù)應(yīng)力為42MPa時(shí)磁場(chǎng)與磁致伸縮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0021]圖4為Fe-Ga棒材逆磁致伸縮效應(yīng)測(cè)試結(jié)果。橫坐標(biāo)σ -壓力，單位MPa。縱坐標(biāo)B-磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為特斯拉T。曲線d-偏置磁場(chǎng)為2.4kA/m時(shí)應(yīng)力與磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，曲線e-偏置磁場(chǎng)為5.6kA/m時(shí)應(yīng)力與磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，曲線f_偏置磁場(chǎng)為15.2kA/m時(shí)應(yīng)力與磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0022]圖5為Fe-Ga棒材動(dòng)態(tài)特性測(cè)試結(jié)果。橫坐標(biāo)H-磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位kA/m?？v坐標(biāo)λ -棒材在交變磁場(chǎng)作用下的磁致伸縮,無(wú)量綱。曲線g_交變磁場(chǎng)頻率為IHz時(shí)磁場(chǎng)與磁致伸縮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，曲線h-交變磁場(chǎng)頻率為IOOHz時(shí)磁場(chǎng)與磁致伸縮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，曲線i_交變磁場(chǎng)頻率為500Hz時(shí)磁場(chǎng)與磁致伸縮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施，但它們不是對(duì)本發(fā)明作任何限制。
[0024]磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀如圖1所示，測(cè)試儀由主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器9、應(yīng)力施加裝置、永磁體14組成。
[0025]應(yīng)力施加裝置由頂蓋10，油缸11，油池底座12，手輪13組成；油池底座12的形狀呈“]”結(jié)構(gòu)，其中下端比上端長(zhǎng)；油池底座12的下端上面固定著油缸11，油缸11上面固定著頂蓋10 ;手輪13通過(guò)螺紋穿過(guò)油池底座12的上端，與永磁體14緊密相連；
[0026]永磁體14、主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器9同軸置于應(yīng)力施加裝置的中間；其中，應(yīng)力施加裝置的頂蓋10上放置標(biāo)準(zhǔn)力傳感器9，力傳感器9上放置主測(cè)量部件，主測(cè)量部件上放置永磁體14，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪13使永磁體14、主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器9緊密同軸連接。
[0027]測(cè)試儀中的主測(cè)量部件如圖2所示。主測(cè)量部件由上下兩個(gè)回路模塊、上下兩個(gè)極頭、左右兩個(gè)激勵(lì)線圈和一根待測(cè)的磁致伸縮材料組成。主測(cè)量部件的總體結(jié)構(gòu)呈左右對(duì)稱。下回路模塊I呈“ U ”結(jié)構(gòu)，上回路模塊3呈“Π ”型結(jié)構(gòu)，下回路模塊I和上回路模塊3的大小相同，方向相反，形成一個(gè)“口”型結(jié)構(gòu)，二者的水平板中間各有一個(gè)孔洞，位置對(duì)應(yīng)；“口 ”型結(jié)構(gòu)的兩個(gè)豎邊的前側(cè)和后側(cè)，各有一條長(zhǎng)度大于豎邊的鋁板7，螺栓穿過(guò)鋁板7上下端的通孔，將鋁板7兩兩固定，4條鋁板7將“口 ”型結(jié)構(gòu)夾緊，使下回路模塊I和上回路模塊3成為一體；“口”型結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的豎邊和鋁板7各套有I個(gè)線圈2，2個(gè)線圈2并聯(lián)；下極頭8穿過(guò)下回路模塊I水平板中間的孔洞，上極頭4穿過(guò)上回路模塊3水平板中間的孔洞，上極頭4和下極頭8將中間的磁致伸縮材料5夾緊同軸固定；上極頭4與永磁體14相連，下極頭8與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器9相連。
[0028]所述的主測(cè)量部件中上回路模塊3和下回路模塊I采用40片硅鋼片，每片厚度為0.5mm。上回路模塊3和下回路模塊I的水平板中間各有一個(gè)直徑為15mm的孔洞。
[0029]所述的上極頭4和下極頭8為45號(hào)鋼，兩個(gè)極頭直徑相同，長(zhǎng)度不同。
[0030]所述的應(yīng)力施加裝置可以采用包含頂蓋，油缸，油池底座和手輪的粉末油壓壓片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0031]所述的線圈2為匝數(shù)1045匝，直徑0.9mm的漆包線。
[0032]所述的螺栓為直徑為6mm的標(biāo)準(zhǔn)螺栓。
[0033]所述的永磁體14為牌號(hào)是N35的釹鐵硼永磁，直徑為20mm，高度為4mm，能產(chǎn)生2.1 kA/m的偏置磁場(chǎng)。
[0034]所述的磁致伸縮材料5上粘有應(yīng)變片，所述的應(yīng)變片為電阻式應(yīng)變片。磁致伸縮材料5外繞有40匝感應(yīng)線圈。
[0035]所述的測(cè)試儀可以測(cè)量的磁致伸縮材料長(zhǎng)度范圍為4_40mm，可以為直徑小于14mm的圓柱形棒材,也可以是其他形狀,長(zhǎng)度范圍為4-40_的材料。
[0036]實(shí)施例1磁致伸縮材料正磁致伸縮效應(yīng)測(cè)量:本實(shí)施例中被測(cè)量的低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料采用Fe-Ga合金棒材,該材料直徑IOmm,長(zhǎng)度40mm, Fe-Ga合金成份為多晶Fe83Gal7。應(yīng)力施加裝置選用769YP-24B粉末油壓壓片機(jī)，其最大輸出力可達(dá)2400N。標(biāo)準(zhǔn)力傳感器9選用JLBU-5T型標(biāo)準(zhǔn)力傳感器。圖1為測(cè)試儀示意圖。
[0037]實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的安裝過(guò)程如下:按照?qǐng)D2所示的方法預(yù)先安裝測(cè)試儀的主測(cè)量部件。取出測(cè)試儀示意圖1中的永磁體14。將標(biāo)準(zhǔn)力傳感器9放置于頂蓋10上，把主測(cè)量部件放置在力傳感器9上，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪13使手輪、主測(cè)量部件、力傳感器同軸固定。通過(guò)應(yīng)力施加裝置施加所需的預(yù)壓力。將線圈2兩端接至DF1731SL10A直流穩(wěn)壓電源，應(yīng)變片兩端接到SDY2103型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上，將感應(yīng)`線圈的兩端接到HT701數(shù)字磁通計(jì)上。將霍爾元件A1321LUA垂直置于磁致伸縮棒的表面。
[0038]實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果:在室溫環(huán)境下，接通DF1731SL10A直流穩(wěn)壓電源、霍爾元件A1321LUA電源、SDY2103型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀電源、HT701數(shù)字磁通計(jì)電源、力傳感器JLBU-5T傳感器電源。逐漸增大直流穩(wěn)壓電源的輸出電流至最大值然后逐漸減小至0，改變電流方向重復(fù)操作一次。在一定的預(yù)應(yīng)力下，被測(cè)量的Fe-Ga合金棒材在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生磁致伸縮的變化，利用應(yīng)變片檢測(cè)出伸縮的變化，即可得到磁場(chǎng)與磁致伸縮的關(guān)系如圖3所示。表明，隨著預(yù)應(yīng)力的增加，F(xiàn)e-Ga合金由磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁致伸縮增加。當(dāng)預(yù)應(yīng)力為O時(shí)，飽和磁致伸縮為250X 10—6 (曲線a所示);當(dāng)預(yù)應(yīng)力增加至21MPa時(shí)，飽和磁致伸縮為270X 10—6 (曲線b所示)；當(dāng)預(yù)應(yīng)力增加至42MPa時(shí)，飽和磁致伸縮為290X 10-6 (曲線c所示)；飽和磁致伸縮對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)隨著預(yù)應(yīng)力的增加而增加。圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與磁致伸縮材料正磁致伸縮效應(yīng)的報(bào)道結(jié)果趨勢(shì)相同。
[0039]實(shí)施例2磁致伸縮材料逆磁致伸縮效應(yīng)測(cè)量:本實(shí)施例中被測(cè)量的低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料采用Fe-Ga合金棒材,該材料直徑IOmm,長(zhǎng)度40mm, Fe-Ga合金成份為多晶Fe83Ga170選用769YP-24B粉末油壓壓片機(jī)，其最大輸出力可達(dá)2400N。選用JLBU-5T型標(biāo)準(zhǔn)力傳感器。圖1為測(cè)試儀示意圖。
[0040]實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的安裝過(guò)程同實(shí)施例1。
[0041]實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果:在室溫環(huán)境下，接通DF1731SL10A直流穩(wěn)壓電源、霍爾元件A1321LUA電源、SDY2103型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀電源、HT701數(shù)字磁通計(jì)電源、力傳感器JLBU-5T傳感器電源。給裝置中的線圈2施加直流電流產(chǎn)生需要的偏置磁場(chǎng)。通過(guò)應(yīng)力施加裝置逐漸增大壓片機(jī)輸出壓力至設(shè)定值然后逐漸減小至O。在一定的偏置磁場(chǎng)下，被測(cè)量的Fe-Ga合金棒材在偏置磁場(chǎng)和變化緩慢的應(yīng)力作用下產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，利用磁通計(jì)檢測(cè)出磁通的變化，然后計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，即可得到一定偏置磁場(chǎng)下應(yīng)力與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系如圖4所示。表明，隨著偏置磁場(chǎng)的增加，同一應(yīng)力對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加。圖4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與磁致伸縮材料逆磁致伸縮效應(yīng)的報(bào)道結(jié)果趨勢(shì)相同。
[0042]實(shí)施例3磁致伸縮材料動(dòng)態(tài)特性測(cè)量:本實(shí)施例中被測(cè)量的低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料采用Fe-Ga合金棒材，該材料直徑10臟，長(zhǎng)度40mm，F(xiàn)e-Ga合金成份為多晶Fe83Ga17。選用769YP-24B粉末油壓壓片機(jī)，其最大輸出力可達(dá)2400N。選用JLBU-5T型標(biāo)準(zhǔn)力傳感器。圖1為測(cè)試儀示意圖。
[0043]實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的安裝過(guò)程:將標(biāo)準(zhǔn)力傳感器9放置于壓片機(jī)頂蓋10上，把主測(cè)量部件放置在力傳感器9上，把永磁體14放置在手輪13和主測(cè)量部件的上極頭4之間，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪13使手輪、永磁體、主測(cè)量部件、力傳感器同軸固定。永磁體用于產(chǎn)生動(dòng)態(tài)測(cè)試所需要的偏置磁場(chǎng)，所采用的永磁體為釹鐵硼永磁，直徑為20mm,高度為4mm,能產(chǎn)生2.1 kA/m的偏置磁場(chǎng)。將裝置的線圈2與航天科技集團(tuán)第702所7101型功率放大器的輸出相連，功率放大器與TFG2006型DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器相連。將應(yīng)變片的兩端接到SDY2103型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上，將感應(yīng)線圈的兩端接到HT701數(shù)字磁通計(jì)上。將霍爾元件A1321LUA垂直置于磁致伸縮棒的表面。
[0044]實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果:接通信號(hào)發(fā)生器和功率放大器電源、霍爾元件A1321LUA電源、SDY2103型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀電源、HT701數(shù)字磁通計(jì)電源、JLBU-5T傳感器電源。按照需要設(shè)定線圈中電流的幅值和頻率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。圖中施加的交變磁場(chǎng)幅值為1.lkA/m。結(jié)果表明，隨著交變磁場(chǎng)頻率的增加，磁場(chǎng)與磁致伸縮之間的滯后環(huán)面積變大，表明滯后增力口。圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與磁致伸縮材料動(dòng)態(tài)特性的報(bào)道結(jié)果趨勢(shì)相同。
[0045]本發(fā)明所述的磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀能夠進(jìn)行具有低飽和磁場(chǎng)的磁致伸縮材料的正效應(yīng)、逆效應(yīng)、動(dòng)態(tài)特性測(cè)試，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，測(cè)量準(zhǔn)確等特點(diǎn)，有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0046]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀，其特征為該測(cè)試儀包括主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、應(yīng)力施加裝置和永磁體； 其中，應(yīng)力施加裝置由頂蓋、油缸、油池底座和手輪組成；油池底座的形狀呈“]”結(jié)構(gòu)，其中下端比上端長(zhǎng)；油池底座的下端上面固定著油缸，油缸上面固定著頂蓋；手輪通過(guò)螺紋穿過(guò)油池底座的上端，與永磁體緊密相連； 永磁體、主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器同軸置于應(yīng)力施加裝置的中間；其中，應(yīng)力施加裝置的頂蓋上放置標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，標(biāo)準(zhǔn)力傳感器上放置主測(cè)量部件，主測(cè)量部件上放置永磁體，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使永磁體、主測(cè)量部件、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器緊密同軸連接。
2.如權(quán)利要求1所述的磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀，其特征為所述的主測(cè)量部件由上、下兩個(gè)回路模塊、上、下兩個(gè)極頭、左右兩個(gè)激勵(lì)線圈和一根待測(cè)的磁致伸縮材料組成；主測(cè)量部件的總體結(jié)構(gòu)呈左右對(duì)稱；下回路模塊呈“ U ”結(jié)構(gòu)，上回路模塊呈“Π ”型結(jié)構(gòu)，下回路模塊和上回路模塊的大小相同，方向相反，形成一個(gè)“口”型結(jié)構(gòu)，二者的水平板中間各有一個(gè)孔洞，位置對(duì)應(yīng)；“口”型結(jié)構(gòu)的兩個(gè)豎邊的前側(cè)和后側(cè)，各有一條長(zhǎng)度大于豎邊的鋁板，螺栓穿過(guò)鋁板上下端的通孔，將鋁板兩兩固定，鋁板將“ 口 ”型結(jié)構(gòu)夾緊，使下回路模塊和上回路模塊成為一體；“口”型結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的豎邊和鋁板各套有I個(gè)線圈，2個(gè)線圈并聯(lián)；下極頭穿過(guò)下回路模塊水平板中間的孔洞，上極頭穿過(guò)上回路模塊水平板中間的孔洞，上極頭和下極頭將中間的磁致伸縮材料夾緊同軸固定；上極頭與永磁體相連，下極頭與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器相連。
3.如權(quán)利要求2所述的磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀，其特征為所述的主測(cè)量部件中上回路模塊和下回路模塊采用40片硅鋼片，每片厚度為0.5mm ;上回路模塊和下回路模塊的水平板中間各有一個(gè)直徑為15mm的孔洞。
4.如權(quán)利要求1所述的磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀，其特征為所述的永磁體為牌號(hào)是N35的釹鐵硼永磁，直徑為20mm，高度為4mm。
5.如權(quán)利要求1所述的磁致伸縮材料磁特性測(cè)試儀，其特征為所述的應(yīng)力施加裝置具體為粉末油壓壓片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01R33/18GK103558569SQ201310530487
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】翁玲, 羅檸, 孫英, 黃文美, 王博文 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)