專利名稱：在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁材料特性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置及方法。
背景技術(shù)：
溫度特性是永磁材料的重要特性參數(shù)，包括可逆溫度系數(shù)和不可損失，在永磁材料的應(yīng)用中尤為關(guān)注，因此溫度特性的測(cè)量變得更為重要。目前，永磁材料的溫度特性測(cè)量方法有三類⑴第一類，如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T24270-2009 “永磁材料磁性能溫度系數(shù)測(cè)量方法”所要求的方法在閉合磁路下測(cè)量不同溫度下永磁材料的磁滯回線或退磁曲線，由此得到 不同溫度下的永磁材料的特性參數(shù)頑磁、磁通密度矯頑力Hcb以及磁極化強(qiáng)度矯頑力Hcj和BH能積的最大值(BH)max，然后計(jì)算對(duì)應(yīng)參數(shù)的溫度系數(shù)。實(shí)現(xiàn)該方法的現(xiàn)有裝置的不足之處是只能測(cè)量室溫以上的情況，而且實(shí)現(xiàn)負(fù)溫或250°C以上溫度較為困難；控溫精度和測(cè)量精度較低。⑵第二類，在開磁路下用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量不同溫度下測(cè)試樣品的磁矩；或用磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量不同溫度下測(cè)試樣品的磁通密度；或利用電磁感應(yīng)原理采用探測(cè)線圈測(cè)量樣品的磁通，然后計(jì)算溫度特性。第一種振動(dòng)或提拉樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量磁矩法是現(xiàn)有技術(shù)常用的測(cè)量方法，該方法的缺點(diǎn)是要求測(cè)試樣品的尺寸小，樣品定位困難，測(cè)量重復(fù)性較差，且設(shè)備復(fù)雜昂貴。CN2114169U是改進(jìn)型的提拉樣品磁強(qiáng)計(jì)，該方法增加了一個(gè)無(wú)場(chǎng)探測(cè)線圈測(cè)量開路磁通。第二種在開磁路下用磁強(qiáng)計(jì)(特斯拉計(jì))測(cè)量磁通密度法。CN1036835A測(cè)量的是磁路中的氣隙磁通密度，而不是永磁材料本身的參數(shù)，且控溫精度低；CN2352958Y的缺點(diǎn)是測(cè)量霍爾探頭離樣品距離遠(yuǎn)，感應(yīng)信號(hào)較弱，即使采用了磁屏蔽特殊裝置也難解決信號(hào)較弱、靈敏度不足的問(wèn)題；CN1797023A的缺點(diǎn)是測(cè)量霍爾探頭本身的控溫困難，測(cè)量重復(fù)性差，樣品形狀限定為環(huán)形，且尺寸較大。第三種采用探測(cè)線圈測(cè)量溫度特性有許多不足，CN2352958Y專利對(duì)第三種方法的不足之處進(jìn)行了說(shuō)明；CN2384229Y對(duì)此方法進(jìn)行了改進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)了多樣品測(cè)量，不足之處是所樣品之間互相干擾；CN101587175也是對(duì)第三種的改進(jìn)，克服了已有方法的許多不足，但探測(cè)線圈的耐溫問(wèn)題受限制。⑶第三類，在開磁路下采用核磁共振法測(cè)量磁感強(qiáng)度。CN101109720B就是采用該方法；CN101109720B要求提供核磁共振所需的磁場(chǎng)非常均勻，且不能受環(huán)境溫度的影響，因此實(shí)現(xiàn)較為困難。在磁測(cè)量方法中，核磁共振磁強(qiáng)計(jì)的準(zhǔn)確度最高，電磁感應(yīng)法磁通計(jì)其次，霍爾效應(yīng)法的磁強(qiáng)計(jì)第三。上述三類測(cè)量溫度特性方法中，第一類早期測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度H采用霍爾效應(yīng)法的霍爾探頭，測(cè)量磁通密度B或磁極化強(qiáng)度J采用電磁感應(yīng)法的線圈，目前主流采用電磁感應(yīng)法的雙線圈測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁通密度B或磁極化強(qiáng)度J ;第二類也分別采用了電磁感應(yīng)法和霍爾效應(yīng)法；第三類采用的是核磁共振法。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，其測(cè)量裝置存在各種不足。在永磁材料溫度特性的測(cè)量實(shí)踐中，尤其測(cè)量溫度系數(shù)較小(溫度系數(shù)小于O. 01%/°C)的永磁材料，現(xiàn)有方法存在分辨率不足、重復(fù)性差的問(wèn)題，需要一種更好的測(cè)量方法
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的永磁材料溫度特性測(cè)量方法的不足，本發(fā)明提出了一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在分辨率不足、重復(fù)性差的問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，包括樣品盒、溫度檢測(cè)與處理單元、感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元、感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元、樣品提拉控制單元、溫度實(shí)現(xiàn)單元、計(jì)算機(jī)控制和處理單元。所述的樣品盒用于放置待測(cè)樣品，并對(duì)待測(cè)樣品保溫；所述樣品盒為底部是平面的柱體。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的樣品盒包括樣品盒體，由非導(dǎo)磁材料而成；樣品盒上蓋，由非導(dǎo)磁材料而成，中部有通孔；樣品盒保溫層；以及樣品盒內(nèi)腔，用于放置待測(cè)樣品。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的溫度檢測(cè)與處理單元用于檢測(cè)待測(cè)樣品的溫度，并對(duì)溫度進(jìn)行顯示、處理，所述溫度檢測(cè)與處理單元包括溫度傳感器和溫度測(cè)量?jī)x；所述溫度傳感器用于測(cè)量溫度信號(hào)，并安裝在所述的樣品盒上蓋的通孔中，與待測(cè)樣品接觸；所述溫度測(cè)量?jī)x用于接受溫度傳感器的信號(hào)，實(shí)時(shí)顯示溫度值，并將溫度信號(hào)傳送到所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元用于獲取待測(cè)樣品產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)，所述感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元包括亥姆霍茲線圈，用于感應(yīng)由待測(cè)樣品產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)；以及亥姆霍茲線圈的基座，基座端面的上下面互相平行以保證亥姆霍茲線圈的軸線與基座端面的平面垂直，基座上有一個(gè)定位槽。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元，用于檢測(cè)和處理感應(yīng)電壓信號(hào)，將感應(yīng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁通數(shù)據(jù)，所述感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元包括數(shù)字電壓積分器，其輸入端與所述亥姆霍茲線圈的輸出端連接，用于接收該亥姆霍茲線圈的感應(yīng)電壓與時(shí)間信號(hào)；以及信號(hào)放大器，其輸入端與上述數(shù)字電壓積分器的輸出端連接，將信號(hào)放大后由其輸出端與所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元，用于檢測(cè)和處理感應(yīng)電壓信號(hào)，將感應(yīng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁通數(shù)據(jù)；所述感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元是數(shù)字磁通計(jì)，數(shù)字磁通計(jì)輸入端與上述亥姆霍茲線圈的輸出端連接，其輸出端與所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的樣品提拉控制單元，用于控制和提拉樣品盒，將樣品盒提拉到規(guī)定的位置，所述的樣品提拉控制單元包括樣品夾具，用于放置樣品盒，并被樣品提拉控制單元提拉；樣品夾具滑軌，通過(guò)樣品夾具的三個(gè)通孔與樣品夾具相連接，用于保證樣品夾具沿與亥姆霍茲線圈軸線平行的軸線移動(dòng)；電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)樣品夾具沿與亥姆霍茲線圈軸線平行的軸線移動(dòng)；以及樣品夾具限位裝置，用于限定樣品夾具的位置；樣品夾具和樣品夾具滑軌為非導(dǎo)磁材料而成。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的溫度實(shí)現(xiàn)單元，使待測(cè)樣品的溫度控制到預(yù)定的溫度，并保持溫度穩(wěn)定；其包括工作室，用于放置含有待測(cè)樣品和安裝溫度傳感器的樣品盒；加熱裝置，用于將所述工作室加熱升溫，該加熱裝置受控于所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元；冷卻裝置，用于將所述工作室冷卻降溫，該冷卻裝置受控于所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元；以及溫度檢測(cè)與顯示裝置，用于檢測(cè)上述工作室的溫度，并實(shí)時(shí)顯示溫度值。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的溫度實(shí)現(xiàn)單元，使待測(cè)樣品的溫度控制到預(yù)定的溫度，并保持溫度穩(wěn)定；其是帶溫度檢測(cè)與顯示裝置的高低溫度試驗(yàn)箱。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元、樣品提拉控制單元與溫度實(shí)現(xiàn)單元是分離的，感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元和樣品提拉控制單元沒有放置于溫度實(shí)現(xiàn)單元中。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述的待測(cè)樣品為具有單一磁化方向的永磁體。本發(fā)明同時(shí)提供了一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置的方法，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，采用提拉法利用樣品提拉控制單元使待測(cè)樣品在感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元的亥姆霍茲線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元的數(shù)字電壓積分器或磁通計(jì)檢測(cè)并獲取感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的，經(jīng)信號(hào)放大后，將信號(hào)轉(zhuǎn)送到計(jì)算機(jī)控制和處理單元，計(jì)算機(jī)控制和處理單元獲取不同溫度下參數(shù)的溫度系數(shù)；所述參數(shù)包括待測(cè)樣品的磁矩m、工作點(diǎn)的磁化強(qiáng)度Md、工作點(diǎn)的磁通密度Bd，以及所用永磁材料的頑磁4、磁通密度矯頑力Hc^以及BH能積的最大值(BH)max，所述溫度特性包括在測(cè)量溫度范圍的平均溫度系數(shù)、不可逆損失 以及任意點(diǎn)的溫度系數(shù)。本發(fā)明的有益效果是待測(cè)樣品形狀沒有限制，只要求為單一磁化方向，適用范圍寬；能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，測(cè)量重復(fù)性好；該方法的測(cè)量準(zhǔn)確度高，特別適合于測(cè)量溫度系數(shù)較小(如溫度系數(shù)小于O. 01%/oC )的永磁材料。

圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的裝置示意 圖2為本發(fā)明感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元示意 圖3為本發(fā)明樣品盒示意 圖4為本發(fā)明樣品提拉控制單元示意 圖5為本發(fā)明樣品提拉控制單元的樣品夾具底部俯視 圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的裝置示意 圖7為本發(fā)明實(shí)施例3的裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合

及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明提供了一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，包括樣品盒2、溫度檢測(cè)與處理單元3、感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4、感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5、樣品提拉控制單元6、溫度實(shí)現(xiàn)單元7、計(jì)算機(jī)控制和處理單元8。所述的樣品盒2用于放置待測(cè)樣品1，并對(duì)待測(cè)樣品I保溫；所述樣品盒2為底部是平面的柱體，為任意形狀的柱體，優(yōu)選設(shè)計(jì)之一是圓柱體。所述的樣品盒2包括樣品盒體21，由非導(dǎo)磁材料而成，優(yōu)選方案之一為聚四氟乙烯；樣品盒上蓋22，由非導(dǎo)磁材料而成，中部有通孔；樣品盒保溫層23 ；以及樣品盒內(nèi)腔24，用于放置待測(cè)樣品I。一實(shí)施例中，樣品盒上蓋22，采用樣品盒體21相同的方案，中部有可以安裝溫度傳感器31的通孔；樣品盒保溫層23 ;填充保溫材料，優(yōu)選方案之一為石棉；以及樣品盒內(nèi)腔24，用于放置待測(cè)樣品1，內(nèi)腔形狀根據(jù)待測(cè)樣品I的形狀設(shè)計(jì)，優(yōu)選方案之一為圓柱形。所述的溫度檢測(cè)與處理單元3用于檢測(cè)待測(cè)樣品I的溫度，并對(duì)溫度進(jìn)行顯示、處理，所述溫度檢測(cè)與處理單元3包括溫度傳感器31和溫度測(cè)量?jī)x32 ;所述溫度傳感器31用于測(cè)量溫度信號(hào)，并安裝在所述的樣品盒上蓋22的通孔中，與待測(cè)樣品I接觸；所述溫度測(cè)量?jī)x32用于接受溫度傳感器31的信號(hào)，實(shí)時(shí)顯示溫度值，并將溫度信號(hào)傳送到所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元8。溫度傳感器31優(yōu)選方案之一為鉬電阻，可以用于_60°C到260°C的溫度測(cè)量；優(yōu)選方案之二為熱電偶，可以用于-21 (TC到1300°C的溫度測(cè)量。所述的感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4用于獲取待測(cè)樣品I產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)，所述感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4包括亥姆霍茲線圈41，用于感應(yīng)由待測(cè)樣品I產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)；以及亥姆霍茲線圈41的基座42，基座42端面的上下面互相平行以保證亥姆霍茲線圈41的軸線與基座42端面的平面垂直，基座42上有一個(gè)定位槽。所述的感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5，用于檢測(cè)和處理感應(yīng)電壓信號(hào)，將感應(yīng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁通數(shù)據(jù)，所述感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5包括數(shù)字電壓積分器51，其輸入端與所述亥姆霍茲線圈41的輸出端連接，用于接收該亥姆霍茲線圈41的感應(yīng)電壓與時(shí)間信號(hào)； 以及信號(hào)放大器52，其輸入端與上述數(shù)字電壓積分器51的輸出端連接，將信號(hào)放大后由其輸出端與所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元8連接。所述的感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5，用于檢測(cè)和處理感應(yīng)電壓信號(hào)，將感應(yīng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁通數(shù)據(jù)；所述感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5是數(shù)字磁通計(jì)，數(shù)字磁通計(jì)輸入端與上述亥姆霍茲線圈41的輸出端連接，其輸出端與所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元8連接。所述的樣品提拉控制單元6，用于控制和提拉樣品盒，將樣品盒提拉到規(guī)定的位置，所述的樣品提拉控制單元6包括樣品夾具61，用于放置樣品盒2，并被樣品提拉控制單元6提拉；樣品夾具滑軌62，通過(guò)樣品夾具61的三個(gè)通孔611與樣品夾具61相連接，用于保證樣品夾具61沿與亥姆霍茲線圈41軸線平行的軸線移動(dòng)；電機(jī)63，用于驅(qū)動(dòng)樣品夾具61沿與亥姆霍茲線圈41軸線平行的軸線移動(dòng)；以及樣品夾具限位裝置64，用于限定樣品夾具61的位置；樣品夾具61和樣品夾具滑軌62為非導(dǎo)磁材料而成。所述的溫度實(shí)現(xiàn)單元7，使待測(cè)樣品I的溫度控制到預(yù)定的溫度，并保持溫度穩(wěn)定；其包括工作室71，用于放置含有待測(cè)樣品I和安裝溫度傳感器31的樣品盒2 ;加熱裝置72，用于將所述工作室71加熱升溫，該加熱裝置72受控于所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元8 ;冷卻裝置73，用于將所述工作室71冷卻降溫，該冷卻裝置73受控于所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元8 ;以及溫度檢測(cè)與顯示裝置74，用于檢測(cè)上述工作室71的溫度，并實(shí)時(shí)顯示溫度值。所述的溫度實(shí)現(xiàn)單元7，使待測(cè)樣品I的溫度控制到預(yù)定的溫度，并保持溫度穩(wěn)定；其是帶溫度檢測(cè)與顯示裝置74的高低溫度試驗(yàn)箱。所述的感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4、樣品提拉控制單元6與溫度實(shí)現(xiàn)單元7是分離的，感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4和樣品提拉控制單元6沒有放置于溫度實(shí)現(xiàn)單元7中，從而消除了溫度對(duì)感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4的不利影響。所述的待測(cè)樣品I為具有單一磁化方向的永磁體。本發(fā)明同時(shí)提供了一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置的方法，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，采用提拉法利用樣品提拉控制單元6使待測(cè)樣品I在感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4的亥姆霍茲線圈41中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5的數(shù)字電壓積分器51或磁通計(jì)檢測(cè)并獲取感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的，經(jīng)信號(hào)放大后，將信號(hào)轉(zhuǎn)送到計(jì)算機(jī)控制和處理單元8，計(jì)算機(jī)控制和處理單元8獲取不同溫度下參數(shù)的溫度系數(shù)；所述參數(shù)包括待測(cè)樣品I的磁矩m、工作點(diǎn)的磁化強(qiáng)度Md、工作點(diǎn)的磁通密度Bd，以及所用永磁材料的頑磁磁通密度矯頑力Hcb以及BH能積的最大值(BH)max，所述溫度特性包括在測(cè)量溫度范圍的平均溫度系數(shù)、不可逆損失以及任意點(diǎn)的溫度系數(shù)。以下通過(guò)幾個(gè)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I :參考圖I所示，本實(shí)施例為一個(gè)自動(dòng)化實(shí)施例，用于在開磁路中永磁體和永磁材料溫度特性的測(cè)量。本實(shí)施例由樣品盒2、溫度檢測(cè)與處理單元3、感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4、感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5、樣品提拉控制單元6、溫度實(shí)現(xiàn)單元7、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和處理單元8組成。樣品盒2用于放置待測(cè)樣品I和對(duì)待測(cè)樣品I保溫，如圖3所示，樣品盒2由盒體21、上蓋22、保溫層23和內(nèi)腔24組成，待測(cè)樣品I放置在內(nèi)腔中。
溫度檢測(cè)與處理單元3用于測(cè)量待測(cè)樣品I溫度，并將溫度信號(hào)輸送到計(jì)算機(jī)控制和處理單元8，由溫度傳感器31和溫度測(cè)量?jī)x32組成。溫度傳感器31為鉬電阻或熱電偶，與溫度測(cè)量?jī)x32連接。感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元4用于感應(yīng)由待測(cè)樣品I產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)，如圖2所示，由亥姆霍茲線圈41和帶有一個(gè)定位槽、用于樣品夾具61的定位的基座42組成。提拉控制單元6將樣品盒2從亥姆霍茲線圈41中提拉出去，使亥姆霍茲線圈41產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)。感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5，用于亥姆霍茲線圈41感應(yīng)的電壓與時(shí)間信號(hào)采集、放大并輸送，由數(shù)字電壓積分器51和信號(hào)放大器52組成,數(shù)字電壓積分器51的輸入端與亥姆霍茲線圈41的輸出端連接，用于采集亥姆霍茲線圈41感應(yīng)的電壓與時(shí)間信號(hào)，輸出端與信號(hào)放大器52的輸入端連接，信號(hào)放大器52的輸出端與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和處理單元8連接。樣品提拉控制單元6用于將樣品盒2從亥姆霍茲線圈41中提拉出去，如圖4、圖5所示，由樣品夾具61、滑軌62、電機(jī)63和樣品夾具限位裝置64組成；樣品提拉控制單元6的輸出端與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和處理單元8連接，并由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和處理單元8控制提拉位置。溫度實(shí)現(xiàn)單元7由工作室71、加熱裝置72、冷卻裝置73和溫度檢測(cè)與顯示裝置74組成，并與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和處理單元8連接和控制。加熱裝置72，用于將放置在工作室71中的樣品盒2內(nèi)腔24中的待測(cè)樣品I加熱升溫，具體可由電阻絲、鼓風(fēng)機(jī)等組成，電阻絲主要用來(lái)加熱提高工作室71中的樣品盒2內(nèi)腔24中的待測(cè)樣品I的溫度；當(dāng)待測(cè)樣品I的溫度大于預(yù)先要求溫度時(shí)，依靠鼓風(fēng)機(jī)對(duì)工作室71的鼓風(fēng)冷卻來(lái)散熱，直到到達(dá)預(yù)先要求溫度。冷卻裝置73，用于將放置在工作室71中的樣品盒2內(nèi)腔24中待測(cè)樣品I冷卻降溫，具體可由壓縮機(jī)和制冷劑組成，或者采用液氮裝置；當(dāng)待測(cè)樣品I的溫度低于預(yù)先要求溫度時(shí)，依靠加熱裝置72對(duì)工作室71的加熱來(lái)提高溫度，直到到達(dá)預(yù)先要求溫度。計(jì)算機(jī)控制和處理單元8向溫度實(shí)現(xiàn)單元7發(fā)出溫度控制指令，控制加熱裝置72、冷卻裝置73進(jìn)行工作；記錄并存儲(chǔ)溫度檢測(cè)與處理單元3輸送的溫度信號(hào)；接收感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5輸送的信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)磁通值。實(shí)施例2,參考圖6所示,本實(shí)施例中感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5是數(shù)字磁通計(jì)，數(shù)字磁通計(jì)輸入端與亥姆霍茲線圈41的輸出端連接，其輸出端與計(jì)算機(jī)控制和處理單元8連接。溫度實(shí)現(xiàn)單元7是帶溫度檢測(cè)與顯示裝置的高低溫度試驗(yàn)箱。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同。實(shí)施例3,參考圖7所示,本實(shí)施例所有工作由人工操作。本實(shí)施例中感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元5是數(shù)字磁通計(jì)。溫度實(shí)現(xiàn)單元7是帶溫度檢測(cè)與顯示裝置的高低溫度試驗(yàn)箱，不由計(jì)算機(jī)控制和處理單元8向溫度實(shí)現(xiàn)單元7發(fā)出溫度控制指令，控制加熱裝置72、冷卻裝置73進(jìn)行工作。人工操作將樣品盒2從亥姆霍茲線圈41中提拉出去，其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同?！N在開路下永磁材料溫度特性的測(cè)量方法，利用電磁感應(yīng)法原理，使用亥姆霍茲線圈和磁通計(jì)等，準(zhǔn)確測(cè)量永磁體的磁矩m、工作點(diǎn)的磁化強(qiáng)度Md、工作點(diǎn)的磁通密度Bd，以及永磁體所用永磁材料的頑磁以及磁通密度矯頑力Hc^等溫度系數(shù)以及不可逆損失。本發(fā)明推導(dǎo)了永磁體的磁矩m與這些參數(shù)之間的關(guān)系。該方法的原理基于電磁感應(yīng)法。在亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)均勻區(qū)內(nèi)，永磁體看成是一磁偶極子。因此，處于開磁路狀態(tài)、磁矩為m的永磁體在亥姆霍茲線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以表示成[1]
權(quán)利要求
1.一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于包括樣品盒(2)、溫度檢測(cè)與處理單元(3)、感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元(4)、感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元(5)、樣品提拉控制單元￠)、溫度實(shí)現(xiàn)單元(7)、計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的樣品盒(2)用于放置待測(cè)樣品(1)，并對(duì)待測(cè)樣品(I)保溫；所述樣品盒(2)為底部是平面的柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的樣品盒(2)包括樣品盒體(21)，由非導(dǎo)磁材料而成；樣品盒上蓋(22)，由非導(dǎo)磁材料而成，中部有通孔；樣品盒保溫層(23);以及樣品盒內(nèi)腔(24)，用于放置待測(cè)樣品⑴。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的溫度檢測(cè)與處理單元⑶用于檢測(cè)待測(cè)樣品⑴的溫度，并對(duì)溫度進(jìn)行顯示、處理，所述溫度檢測(cè)與處理單元(3)包括溫度傳感器(31)和溫度測(cè)量?jī)x(32);所述溫度傳感器(31)用于測(cè)量溫度信號(hào)，并安裝在所述的樣品盒上蓋(22)的通孔中，與待測(cè)樣品(I)接觸；所述溫度測(cè)量?jī)x(32)用于接受溫度傳感器(31)的信號(hào)，實(shí)時(shí)顯示溫度值，并將溫度信號(hào)傳送到所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元(4)用于獲取待測(cè)樣品(I)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)，所述感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元(4)包括亥姆霍茲線圈(41)，用于感應(yīng)由待測(cè)樣品(I)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)；以及亥姆霍茲線圈(41)的基座(42)，基座(42)端面的上下面互相平行以保證亥姆霍茲線圈(41)的軸線與基座(42)端面的平面垂直，基座(42)上有一個(gè)定位槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元(5)，用于檢測(cè)和處理感應(yīng)電壓信號(hào)，將感應(yīng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁通數(shù)據(jù)，所述感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元(5)包括數(shù)字電壓積分器(51)，其輸入端與所述亥姆霍茲線圈(41)的輸出端連接，用于接收該亥姆霍茲線圈(41)的感應(yīng)電壓與時(shí)間信號(hào)；以及信號(hào)放大器(52)，其輸入端與上述數(shù)字電壓積分器(51)的輸出端連接，將信號(hào)放大后由其輸出端與所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元(5)，用于檢測(cè)和處理感應(yīng)電壓信號(hào)，將感應(yīng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁通數(shù)據(jù)；所述感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元(5)是數(shù)字磁通計(jì)，數(shù)字磁通計(jì)輸入端與上述亥姆霍茲線圈(41)的輸出端連接，其輸出端與所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的樣品提拉控制單元￠)，用于控制和提拉樣品盒，將樣品盒提拉到規(guī)定的位置，所述的樣品提拉控制單元(6)包括樣品夾具(61)，用于放置樣品盒(2)，并被樣品提拉控制單元(6)提拉；樣品夾具滑軌(62)，通過(guò)樣品夾具￠1)的三個(gè)通孔￠11)與樣品夾具(61)相連接，用于保證樣品夾具(61)沿與亥姆霍茲線圈(41)軸線平行的軸線移動(dòng)；電機(jī)(63)，用于驅(qū)動(dòng)樣品夾具(61)沿與亥姆霍茲線圈(41)軸線平行的軸線移動(dòng)；以及樣品夾具限位裝置(64)，用于限定樣品夾具(61)的位置；樣品夾具￠1)和樣品夾具滑軌￠2)為非導(dǎo)磁材料而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的溫度實(shí)現(xiàn)單元(7)，使待測(cè)樣品(I)的溫度控制到預(yù)定的溫度，并保持溫度穩(wěn)定；其包括工作室(71)，用于放置含有待測(cè)樣品(I)和安裝溫度傳感器(31)的樣品盒(2);力口熱裝置(72)，用于將所述工作室(71)加熱升溫，該加熱裝置(72)受控于所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8);冷卻裝置(73)，用于將所述工作室(71)冷卻降溫，該冷卻裝置(73)受控于所述的計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8);以及溫度檢測(cè)與顯示裝置(74)，用于檢測(cè)上述工作室(71)的溫度，并實(shí)時(shí)顯示溫度值。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的溫度實(shí)現(xiàn)單元(7)，使待測(cè)樣品(I)的溫度控制到預(yù)定的溫度，并保持溫度穩(wěn)定；其是帶溫度檢測(cè)與顯示裝置(74)的高低溫度試驗(yàn)箱。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、5、8、9或10任一所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元(4)、樣品提拉控制單元￠)與溫度實(shí)現(xiàn)單元(7)是分離的，感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元(4)和樣品提拉控制單元(6)沒有放置于溫度實(shí)現(xiàn)單元(7)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11任一所述的在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，其特征在于所述的待測(cè)樣品(I)為具有單一磁化方向的永磁體。
13.一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置的方法，其特征在于根據(jù)電磁感應(yīng)原理，采用提拉法利用樣品提拉控制單元(6)使待測(cè)樣品(I)在感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元⑷的亥姆霍茲線圈(41)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元(5)的數(shù)字電壓積分器(51)或磁通計(jì)檢測(cè)并獲取感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的，經(jīng)信號(hào)放大后，將信號(hào)轉(zhuǎn)送到計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8)，計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8)獲取不同溫度下參數(shù)的溫度系數(shù)；所述參數(shù)包括待測(cè)樣品(I)的磁矩《、工作點(diǎn)的磁化強(qiáng)度#,、工作點(diǎn)的磁通密度&，以及所用永磁材料的頑磁足、磁通密度矯頑力以及M能積的最大值依//人 ，所述溫度特性包括在測(cè)量溫度范圍的平均溫度系數(shù)、不可逆損失以及任意點(diǎn)的溫度系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明屬于永磁材料特性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的裝置，包括樣品盒(2)、溫度檢測(cè)與處理單元(3)、感應(yīng)電壓產(chǎn)生單元(4)、感應(yīng)電壓檢測(cè)和處理單元(5)、樣品提拉控制單元(6)、溫度實(shí)現(xiàn)單元(7)、計(jì)算機(jī)控制和處理單元(8)。本發(fā)明同時(shí)提供了一種在開路中測(cè)量永磁體和永磁材料溫度特性的方法。本發(fā)明的有益效果是待測(cè)樣品形狀沒有限制，適用范圍寬；能夠自動(dòng)測(cè)量，測(cè)量重復(fù)性好；測(cè)量準(zhǔn)確度高，特別適合于測(cè)量溫度系數(shù)較小的永磁材料。
文檔編號(hào)G01R33/12GK102830375SQ20111038848
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者張明, 譚福明, 李忭, 王敬東, 程玲莉, 沈安國(guó) 申請(qǐng)人:西南應(yīng)用磁學(xué)研究所