本發(fā)明涉及測量技術領域，特別涉及一種高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置及方法。

背景技術：

Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金不但具有傳統(tǒng)形狀記憶合金受溫度場控制的熱彈性形狀記憶效應，而且具有受磁場控制的磁形狀記憶效應。在外加磁場的條件下，可以通過馬氏體孿晶變體的再取向產生大的磁致應變，磁致應變量能夠達到6～12％。Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金在大功率水下聲納、微位移器、震動和噪聲控制、線性馬達、微波器件等領域有重要應用，已成為繼壓電陶瓷和磁致伸縮材料之后的新一代驅動與傳感材料。因此精確測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金的磁致應變性能對其在工程領域的應用有著及其重要的意義。

Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金包括互為孿晶關系的馬氏體A和馬氏體B，在外加磁場的作用下，Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金產生磁致應變的機理是兩個互為孿晶關系的馬氏體變體的再取向，其磁致應變表現(xiàn)為剪切應變，制作Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金的樣品，樣品的形狀為長方體，當磁場方向與樣品的馬氏體A的易磁化軸方向平行時，馬氏體A的尺寸會縮短，馬氏體B的尺寸就會伸長，反之，當磁場方向與樣品的馬氏體B的易磁化軸方向平行時，馬氏體B的尺寸會縮短，馬氏體A的尺寸就會伸長，表現(xiàn)在樣品上即樣品會在磁場的作用下，實現(xiàn)長度方向的伸長，寬度方向的縮短或者長度方向的縮短，寬度方向的伸長，而樣品在高度方向的尺寸變化較小可以忽略不計，因此可以僅測量樣品與磁場平行方向的應變或者僅測量樣品與磁場垂直方向的應變即可表征其磁致應變性能。

目前，測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金磁致應變的方法是采用貼應變片的方式進行測量，又稱接觸式測量，即將貼有應變片的樣品置于磁場中，當樣品在磁場的作用下，產生磁致應變時，應變片的尺寸會隨著樣品的尺寸同時改變，在應變片的尺寸發(fā)生變化時，應變片的電阻值會發(fā)生變化，通過數(shù)據(jù)采集卡和采集軟件讀取應變片電阻值變化產生的電壓信號，可以計算出樣品的應變值。但在使用應變片方法進行測量的過程中發(fā)現(xiàn)，由于Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金的磁致應變非常大，最大應變量12％，即假如樣品長度尺寸為10mm時，其最大應變量可達到1.2mm，但應變片本身的變形量有限，當樣品的應變量大于應變片的最大變形量時，即使樣品繼續(xù)產生應變，應變片的尺寸不會繼續(xù)隨著樣品的尺寸同時改變，使得測量的數(shù)據(jù)小于樣品實際的形變量，同時，由于，應變片是粘結在樣品的表面上，當樣品產生變形量較大時，粘結在樣品表面的應變片會阻礙樣品的變形，因此接觸式測量的方法會影響測量結果的精度。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的當樣品的應變量大于應變片的最大變形量時，應變片的尺寸不會繼續(xù)隨著樣品的尺寸同時改變，使得測量的數(shù)據(jù)小于樣品實際的形變量，以及當樣品產生變形量較大時，粘結在樣品表面的應變片會阻礙樣品的變形的問題，一方面，本發(fā)明實施例提供了一種高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置，所述裝置包括：電磁鐵底座、電磁鐵固定支架、第一電磁鐵、第二電磁鐵、第一支撐桿、第二支撐桿、第一旋鈕、第二旋鈕、測量固定臺、樣品臺、第一三軸位移臺、第二三軸位移臺、第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器、第一連接板、第二連接板和數(shù)據(jù)處理裝置；

電磁鐵固定支架傾斜固定在電磁鐵底座上，電磁鐵固定支架設有安裝槽，第一電磁鐵和第二電磁鐵分別安裝在安裝槽的兩側，第一電磁鐵接近第二電磁鐵的一側焊接有第一圓錐形極頭，第二電磁鐵接近第一電磁鐵的一側焊接有第二圓錐形極頭，第一支撐桿支撐在第一電磁鐵和電磁鐵底座之間，第二支撐桿支撐在第二電磁鐵和電磁鐵底座之間，第一旋鈕穿過電磁鐵固定支架與第一電磁鐵連接，第二旋鈕穿過電磁鐵固定支架與第二電磁鐵連接；

測量固定臺包括水平板、垂直板、固定塊、第三連接板和第四連接板，水平板位于第一電磁鐵和第二電磁鐵之間，垂直板支撐在水平板一側的底面與電磁鐵底座之間，固定塊安裝在水平板另一側的頂面且固定塊與第三連接板的一側連接，第三連接板的另一側與第四連接板連接，第四連接板的傾斜角度與電磁鐵固定支架的傾斜角度相同，且第四連接板安裝在電磁鐵固定支架上；

樣品臺安裝在測量固定臺的中心，第一三軸位移臺和第二三軸位移臺安裝在測量固定臺上，第一三軸位移臺和第二三軸位移臺位于樣品臺的兩側，第一三軸位移臺的中心和第二三軸位移臺的中心的連線與第一電磁鐵的中心和第二電磁鐵的中心的連線垂直；

第一激光位移傳感器通過第一連接板安裝在第一三軸位移臺的Z方向調整塊上，第二激光位移傳感器通過第二連接板安裝在第二三軸位移臺的Z方向調整塊上；

所述第一激光位移傳感器以及所述第二激光位移傳感器分別和所述數(shù)據(jù)處理裝置連接，所述第一電磁鐵以及所述第二電磁鐵分別與所述數(shù)據(jù)處理裝置連接。

另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種使用所述高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置測量磁致應變的方法，所述方法包括：

步驟1：將樣品固定放置于所述樣品臺上，打開所述第一激光位移傳感器和所述第二激光位移傳感器，調整所述第一三軸位移臺，使第一激光位移傳感器發(fā)出的激光處在樣品的第一面，調整所述第二三軸位移臺，使第二激光位移傳感器發(fā)出的激光處在樣品的第二面，第一面和第二面互相平行；

步驟2：通過數(shù)據(jù)處理裝置設定需要測量的磁場數(shù)值，在磁場的作用下，樣品的第一面和第二面分別產生位移變化，處在第一面上的激光的反射光路發(fā)生變化，處在第二面上的激光的反射光路發(fā)生變化，使第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器產生電壓信號，當磁場大小達到設定值時，數(shù)據(jù)處理裝置讀取第一激光位移傳感器產生的第一電壓信號，讀取第二激光位移傳感器產生的第二電壓信號；

步驟3：數(shù)據(jù)處理裝置將第一電壓信號和第二電壓信號轉化成數(shù)字信號，并根據(jù)電壓與位移變化值的線性對應關系，分別計算出第一電壓信號對應的位移變化值ΔL₁以及第二電壓信號對應的位移變化值ΔL₂，并根據(jù)如下公式計算出樣品的應變量：

其中，ε為樣品的應變量，L為樣品的初始長度或寬度。

本發(fā)明實施例中的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置，在測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金樣品的應變時，通過第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器射出的激光在樣品表面產生的反射回路的變化來計算樣品發(fā)生的應變量，在此過程中無需與樣品進行接觸，實現(xiàn)了對樣品的非接觸式測量，如此無需在樣品的表面貼應變片，因此，樣品在發(fā)生應變的過程中不會受到應變片最大變形量的限制，也避免了粘結在樣品表面的應變片阻礙樣品的變形的問題，使得測量的數(shù)據(jù)準確，提高了測量的精度，其中第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器的最大量程均為2mm，因此可以測量的樣品的最大位移變化值為4mm，進而使得該裝置可以測量的應變量的量程較大，本發(fā)明中的裝置操作方便，而且制作過程簡單，可以在實驗室內進行推廣，能夠有效地測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金的磁致應變性能，對Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金在大功率水下聲納、微位移器、震動和噪聲控制、線性馬達、微波器件等領域的研究起到重要意義。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例一提供的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例一提供的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置的剖面圖；

圖3是本發(fā)明實施例一提供的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置的局部示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例一提供的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置的測量原理圖；

圖5是本發(fā)明實施例二提供的數(shù)據(jù)處理裝置測量磁致應變的流程圖；

圖6是本發(fā)明實施例二提供的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置對某定向凝固Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金樣品進行測量后得到的應變曲線。

其中，

1電磁鐵底座；2電磁鐵固定支架，21安裝槽；3第一電磁鐵；

4第二電磁鐵，41電磁鐵線圈，42磁極，43軟磁芯；5第一支撐桿；6第二支撐桿；7第一旋鈕；8第二旋鈕；

9測量固定臺，91水平板，92垂直板，93固定塊；

10樣品臺；

11第一三軸位移臺，111Z方向調整塊，112Y方向上調整塊，113Y方向下調整塊，114X方向上調整塊，115X方向下調整塊，116第一三軸位移臺的固定底座；

12第二三軸位移臺，121Z方向調整塊，122Y方向上調整塊，123Y方向下調整塊，124X方向上調整塊，125X方向下調整塊，126固定底座；

13第一激光位移傳感器；14第二激光位移傳感器；15第一連接板；16第二連接板；

17樣品，17A樣品的第一面，17B樣品的第二面；

A第一圓錐形極頭；B第二圓錐形極頭。

具體實施方式

為了解決現(xiàn)有技術中存在的當樣品的應變量大于應變片的最大變形量時，應變片的尺寸不會繼續(xù)隨著樣品的尺寸同時改變，使得測量的數(shù)據(jù)小于樣品實際的形變量，以及當樣品產生變形量較大時，粘結在樣品表面的應變片會阻礙樣品的變形的問題，本發(fā)明實施例提供了一種高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置，如圖1所示，且參見圖2和圖3，該裝置包括：電磁鐵底座1、電磁鐵固定支架2、第一電磁鐵3、第二電磁鐵4、第一支撐桿5、第二支撐桿6、第一旋鈕7、第二旋鈕8、測量固定臺9、樣品臺10、第一三軸位移臺11、第二三軸位移臺12、第一激光位移傳感器13、第二激光位移傳感器14、第一連接板15、第二連接板16和數(shù)據(jù)處理裝置；

電磁鐵固定支架2傾斜固定在電磁鐵底座1上，電磁鐵固定支架2設有安裝槽21，第一電磁鐵3和第二電磁鐵4分別安裝在安裝槽21的兩側，第一電磁鐵3接近第二電磁鐵4的一側焊接有第一圓錐形極頭A，第二電磁鐵4接近第一電磁鐵3的一側焊接有第二圓錐形極頭B，第一支撐桿5支撐在第一電磁鐵3和電磁鐵底座1之間，第二支撐桿6支撐在第二電磁鐵4和電磁鐵底座1之間，第一旋鈕7穿過電磁鐵固定支架2與第一電磁鐵3連接，第二旋鈕8穿過電磁鐵固定支架2與第二電磁鐵4連接；

在本發(fā)明實施例中，通過旋轉第一旋鈕7和第二旋鈕8可以調整第一圓錐形極頭A和第二圓錐形極頭B之間的距離，第一電磁鐵3和第二電磁鐵4可以采用某公司生產的型號為EM7的電磁鐵，如圖2所示，第二電磁鐵4包括電磁鐵線圈41、磁極42和軟磁芯43，第一電磁鐵3和第二電磁鐵4的結構相同；

測量固定臺9包括水平板91、垂直板92、固定塊93、第三連接板94和第四連接板95，水平板91位于第一電磁鐵3和第二電磁鐵4之間，垂直板92支撐在水平板91一側的底面與電磁鐵底座1之間，固定塊93安裝在水平板91另一側的頂面且固定塊93與第三連接板94的一側連接，第三連接板94的另一側與第四連接板95連接，第四連接板95的傾斜角度與電磁鐵固定支架2的傾斜角度相同，且第四連接板95安裝在電磁鐵固定支架2上；

在本發(fā)明實施例中，水平板91、垂直板92、固定塊93、第三連接板94和第四連接板95可以是金屬板材，例如可以為高強鋁合金，垂直板92與電磁鐵底座1之間可以采用M6×20的螺栓連接，即螺紋直徑為6mm，螺紋長度為20mm的螺栓，垂直板92與水平板91一側的底面可以采用M6×20的螺栓連接，固定塊93與水平板91另一側的頂面之間可以采用M10×30的螺栓連接，固定塊93與第三連接板94之間可以采用M10×30的螺栓連接，第三連接板94和第四連接板95之間可以采用M10×20的螺栓連接；

樣品臺10安裝在測量固定臺9的中心，第一三軸位移臺11和第二三軸位移臺12安裝在測量固定臺9上，第一三軸位移臺11和第二三軸位移臺12位于樣品臺10的兩側，第一三軸位移臺11的中心和第二三軸位移臺12的中心的連線與第一電磁鐵3的中心和第二電磁鐵4的中心的連線垂直；

第一激光位移傳感器13通過第一連接板15安裝在第一三軸位移臺11的Z方向調整塊111上，第二激光位移傳感器14通過第二連接板16安裝在第二三軸位移臺12的Z方向調整塊121上；

在本發(fā)明實施例中，樣品臺10可以安裝在水平板91的中心，采用M4×20的螺栓連接；

本發(fā)明中的第一三軸位移臺11和第二三軸位移臺12可以采用某公司生產的型號為LV-612的xyz三軸位移臺，如圖2所示，第一三軸位移臺11可以在豎直Z方向進行調整，進而帶動第一激光位移傳感器13進行上下運動，第一三軸位移臺11還可以分別在水平面的X方向以及Y方向進行調整，進而帶動第一激光位移傳感器13在水平面內進行運動，該第一三軸位移臺11包括Z方向調整塊111、Y方向上調整塊112，Y方向下調整塊113，X方向上調整塊114、X方向下調整塊115和固定底座116；第二三軸位移臺12可以在豎直Z方向進行調整，進而帶動第二激光位移傳感器14進行上下運動，第二三軸位移臺12還可以分別在水平面的X方向以及Y方向進行調整，進而帶動第二激光位移傳感器14在水平面內進行運動，該第二三軸位移臺12包括Z方向調整塊121、Y方向上調整塊122，Y方向下調整塊123，X方向上調整塊124、X方向下調整塊125和固定底座126；第一三軸位移臺11和第二三軸位移臺12的每個軸的行程均為±21mm，其中，第一三軸位移臺11的固定底座116和第二三軸位移臺12的固定底座126均可以采用M4×20的螺栓固定在水平板91上；

本發(fā)明實施例中的第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14可以采用某公司生產的型號為MTI LTS-025-02的激光位移傳感器，該激光位移傳感器的數(shù)字分辨率為0.038微米，動態(tài)分辨率為0.12微米，測量范圍為±1mm，即每個激光位移傳感器能夠測量的樣品的位移變化值在－1mm至+1mm之間，因此，本發(fā)明實施例中通過兩個激光位移傳感器共同進行感應測量，使得可以測量的最大量程為4mm，每個激光位移傳感器能夠測量的位移變化值在－1mm至+1mm之間，位移變化值對應的激光位移傳感器產生電壓為－0.9V至+0.9V，該激光位移傳感器產生的電壓與位移變化值成線性關系。

本發(fā)明實施例中的第一連接板15和第二連接板16可以使用金屬板材，例如高強鋁合金板材制成，第一連接板15可以采用M4×10的螺栓分別與第一三軸位移臺11的Z方向調整塊111和第一激光位移傳感器13連接，第二連接板16可以采用M4×10的螺栓分別與第二三軸位移臺12的Z方向調整塊121和第二激光位移傳感器14連接。

現(xiàn)有技術中，第一電磁鐵3接近第二電磁鐵4的一側設有一個極頭，第二電磁鐵4接近第一電磁鐵3的一側也設有一個極頭，現(xiàn)有的兩個極頭尺寸較大，在測量磁致應變的過程中，若想獲得較大的磁場，兩塊電磁鐵上的極頭必須離的很近，當極頭之間的距離較近時，由于極頭的尺寸較大，會與第一位移傳感器和第二位移傳感器產生干涉，因此，為了既保證磁場大小又防止極頭與兩個位移傳感器產生干涉，本發(fā)明實施例在第一電磁鐵3的極頭上焊接第一圓錐形極頭A，在第二電磁鐵4的極頭上焊接第二圓錐形極頭B，第一圓錐形極頭A和第二圓錐形極頭B的形狀都為圓錐臺，其中圓錐臺的底面分別與現(xiàn)有的極頭焊接在一起，圓錐臺的頂面的直徑設置為20mm，底面直徑設置為76mm，圓錐臺的高度設置為38mm，如此，可以保證正常安裝第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14，且當需要較大磁場時，第一圓錐形極頭A和第二圓錐形極頭B之間的距離即使很小，也不會對第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14產生影響。

本發(fā)明實施例中，第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14與數(shù)據(jù)處理裝置連接，其中，數(shù)據(jù)處理裝置可以為計算機，如圖4所示，為本發(fā)明的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置的測量原理圖，測試原理如下：當需要測量樣品17的磁致應變時，可以先制作長方體結構的樣品17，將樣品17固定在樣品臺10上，當?shù)谝浑姶盆F3和第二電磁鐵4之間沒有磁場時，樣品的長度為L；當向第一電磁鐵3和第二電磁鐵4通電時，第一電磁鐵3和第二電磁鐵4之間產生磁場，磁場方向垂直于紙面，在磁場的作用下，若此時樣品17的應變狀態(tài)是樣品的長度伸長，此時產生應變后的樣品17為圖中的虛線所示，即樣品17的第一面17A和第二面17B都產生了的位移，因此，此時射在第一面17A上的激光的反射光路發(fā)生變化，第一激光位移傳感器13根據(jù)反射回的激光產生第一電壓信號，并將第一電壓信號通過數(shù)據(jù)線傳輸給數(shù)據(jù)處理裝置，同時射在第二面17B上的激光的反射光路也發(fā)生變化，第二激光位移傳感器14根據(jù)反射回的激光產生第二電壓信號，并將第二電壓信號通過數(shù)據(jù)線傳輸給數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置將第一電壓信號和第二電壓信號轉換成數(shù)字信號，并且根據(jù)電壓與位移變化值之間的線性關系(激光位移傳感器產生的電壓與位移變化值之間存在的線性關系為已知的，在購買激光位移傳感器時廠家會給出該線性關系)，計算出第一電壓信號對應的ΔL₁以及第二電壓信號對應的ΔL₂，ΔL₁即為樣品的第一面的位移變化值，ΔL₂即為樣品的第二面的位移變化值，并根據(jù)公式(1)計算出樣品的應變量：

其中，ε為樣品的應變量，L為樣品的初始長度或寬度。

在本發(fā)明實施例中，數(shù)據(jù)處理裝置還分別與第一電磁鐵3和第二電磁鐵4連接，第一電磁鐵3和第二電磁鐵4均與電源連接，通過數(shù)據(jù)處理裝置控制輸入給兩個電磁鐵的電流大小進而控制磁場強度，可以通過數(shù)據(jù)處理裝置設定需要測量的磁場數(shù)值，數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)設定的磁場數(shù)值分別向第一電磁鐵3和第二電磁鐵4輸入電流，使第一電磁鐵3和第二電磁鐵4產生的磁場達到所需數(shù)值，并在該磁場數(shù)值下對樣品17的應變進行測量。

本發(fā)明實施例中的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置，在測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金樣品的應變時，通過第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14射出的激光在樣品表面產生的反射回路的變化來計算樣品發(fā)生的應變量，在此過程中無需與樣品進行接觸，實現(xiàn)了對樣品的非接觸式測量，如此無需在樣品的表面貼應變片，因此，樣品在發(fā)生應變的過程中不會受到應變片最大變形量的限制，也避免了粘結在樣品表面的應變片阻礙樣品的變形的問題，使得測量的數(shù)據(jù)準確，提高了測量的精度，其中第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14的最大量程均為2mm，因此可以測量的樣品的最大位移變化值為4mm，進而使得該裝置可以測量的應變量的量程較大，本發(fā)明中的裝置操作方便，而且制作過程簡單，可以在實驗室內進行推廣，能夠有效地測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金的磁致應變性能，對Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金在大功率水下聲納、微位移器、震動和噪聲控制、線性馬達、微波器件等領域的研究起到重要意義。

實施例二

本發(fā)明實施例提供了一種使用實施例一中的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置測量磁致應變的方法，該方法包括：

步驟1：將樣品固定放置于樣品臺10上，打開第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14，調整第一三軸位移臺11，使第一激光位移傳感器13發(fā)出的激光處在樣品的第一面(17A)，調整第二三軸位移臺12，使第二激光位移傳感器14發(fā)出的激光處在樣品的第二面(17B)，第一面(17A)和第二面(17B)互相平行；

步驟2：通過數(shù)據(jù)處理裝置設定需要測量的磁場數(shù)值，在磁場的作用下，樣品17的第一面17A和第二面17B分別產生位移變化，處在第一面17A上的激光的反射光路發(fā)生變化，處在第二面17B上的激光的反射光路發(fā)生變化，使第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14產生電壓信號，當磁場大小達到設定值時，數(shù)據(jù)處理裝置讀取第一激光位移傳感器13產生的第一電壓信號，讀取第二激光位移傳感器14產生的第二電壓信號；

步驟3：數(shù)據(jù)處理裝置將第一電壓信號和第二電壓信號轉化成數(shù)字信號，并根據(jù)電壓與位移變化值的線性對應關系，分別計算出第一電壓信號對應的位移變化值ΔL₁以及第二電壓信號對應的位移變化值ΔL₂，并根據(jù)公式(1)計算出樣品17的應變量ε。

在本發(fā)明實施例中，如圖5所示，為本發(fā)明中的數(shù)據(jù)處理裝置測量磁致應變的流程圖，可以通過數(shù)據(jù)處理裝置打開第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14，第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14可以通過RS232串口與數(shù)據(jù)處理裝置連接。還可以通過數(shù)據(jù)處理裝置控制第一電磁鐵3和第二電磁鐵4產生的磁場，第一電磁鐵3和第二電磁鐵4可以通過RS232串口與數(shù)據(jù)處理裝置連接，通過數(shù)據(jù)處理裝置設定需要測量的磁場數(shù)值，在本發(fā)明實施例中，可以通過設定最大磁場數(shù)值E以及采樣點數(shù)S來得出需要測量的磁場數(shù)值，其中，E>0，S為大于0的整數(shù)，其中，需要測量的磁場數(shù)值分別為E/S、2E/S、3E/S、4E/S……SE/S，在磁場的強度從零逐漸增加到E的過程中，每當磁場達到需要測量的數(shù)值時，則數(shù)據(jù)處理裝置讀取第一激光位移傳感器13產生的第一電壓信號以及讀取第二激光位移傳感器14產生的第二電壓信號，根據(jù)電壓信號與位移變化值的線性關系，得出第一電壓信號對應的位移變化值ΔL₁以及第二電壓信號對應的位移變化值ΔL₂，如此，可以根據(jù)公式(1)得出在每個需要測量的磁場數(shù)值下，樣品17的應變量；

例如，設定最大磁場為10000奧斯特，采樣點是100個點，則磁場從0逐漸增加到10000奧斯特的過程中，在磁場強度達到100奧斯特時讀取第一電壓信號和第二電壓信號，并根據(jù)電壓和位移變化值的線性關系以及公式(1)計算出磁場強度在100奧斯特時樣品17的應變量；當磁場強度達到200奧斯特時讀取第一電壓信號和第二電壓信號，并根據(jù)電壓和位移變化值的線性關系以及公式(1)計算出磁場強度在200奧斯特時樣品17的應變量；如此類推，當磁場強度達到10000奧斯特時讀取第一電壓信號和第二電壓信號，并根據(jù)電壓和位移變化值的線性關系以及公式(1)計算出磁場強度在10000奧斯特時樣品17的應變量，此時測試已經完成，數(shù)據(jù)處理裝置導出數(shù)據(jù)，將測試得到的數(shù)據(jù)以應變曲線的方式表示出來。即將磁場強度做為x軸，每個磁場強度對應的應變量做為y軸，即可作出磁致應變曲線。

如圖6所示，為使用本發(fā)明的高精度大量程非接觸式測量磁致應變裝置對某定向凝固Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金樣品進行測量后得到的應變曲線，其中，曲線C₁和曲線C₂分別表示施加磁場和去除磁場的過程中該樣品的應變值，如曲線C₁所示，當實際的磁場的強度較小時，很難驅動樣品的馬氏體變體發(fā)生再取向，因此，樣品的應變值較小，當磁場強度超過2500奧斯特時，樣品的應變值明顯增大，在本發(fā)明實施例中，應變值為負值代表樣品的尺寸在磁場的作用下發(fā)生了伸長，當磁場強度達到10000奧斯特時，樣品的應變值達到了飽和，即該合金的磁致應變可以達到5000ppm，即該合金的最大應變量可以達到0.5％；如曲線C₂所示，當磁場強度從10000奧斯特逐漸降低的過程中，該樣品的應變值先是稍微增大后又逐漸減小，這是因為在磁場強度不斷增大的過程中，馬氏體變體已經發(fā)生了再取向，在磁場強度不斷減小的過程中，發(fā)生了再取向的馬氏體變體不能恢復至初始狀態(tài)，因此，樣品的應變值不能恢復到零，即樣品的尺寸不能恢復到初始未施加任何磁場時的大小。

本發(fā)明實施例中的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置，主要用來測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金的磁致應變，此外，對于位移變化量大于0.12微米的材料，也可以使用本發(fā)明的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置測量其在磁場作用下的應變大小。

本發(fā)明實施例中的高精度大量程非接觸式測量磁致應變的裝置，在測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金樣品17的應變時，通過第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14射出的激光在樣品17表面產生的反射回路的變化來計算樣品17發(fā)生的應變量，在此過程中無需與樣品17進行接觸，實現(xiàn)了對樣品17的非接觸式測量，如此無需使在樣品17的表面貼應變片，因此，樣品17在發(fā)生應變的過程中不會受到應變片最大變形量的限制，也避免了粘結在樣品17表面的應變片阻礙樣品17的變形的問題，使得測量的數(shù)據(jù)準確，提高了測量的精度，其中第一激光位移傳感器13和第二激光位移傳感器14的最大量程均為2mm，因此可以測量的樣品17的最大位移變化值為4mm，進而使得該裝置可以測量的應變量的量程較大，本發(fā)明中的裝置操作方便，而且制作過程簡單，可以在實驗室內進行推廣，能夠有效地測量Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金的磁致應變性能，對Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金在大功率水下聲納、微位移器、震動和噪聲控制、線性馬達、微波器件等領域的研究起到重要意義。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。