线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置及方法，属于光学测量技术领域。本发明专利技术是为了解决在铁磁材料磁致伸缩系数的测量过程中，对铁磁材料长度变化量的测量精度低的问题。装置包括待测铁磁材料样品、线性调频激光器、第一平面反射镜、薄玻璃板、第二平面反射镜、会聚透镜、光电探测器、信号处理系统、两个固定棒和激励线圈，方法为使光电探测器开始接收光束信号，数字信号处理器连续采集光电探测器输出的光电流信号，并对采集到的差频信号进行处理，根据频率与距离之间的关系获得薄玻璃板与第二平面反射镜之间的当前距离，再根据磁致伸缩系数的公式，获得待测铁磁材料样品的磁致伸缩系数。本发明专利技术用于测量磁致伸缩系数。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于光学测量
。本专利技术是为了解决在铁磁材料磁致伸缩系数的测量过程中，对铁磁材料长度变化量的测量精度低的问题。装置包括待测铁磁材料样品、线性调频激光器、第一平面反射镜、薄玻璃板、第二平面反射镜、会聚透镜、光电探测器、信号处理系统、两个固定棒和激励线圈，方法为使光电探测器开始接收光束信号，数字信号处理器连续采集光电探测器输出的光电流信号，并对采集到的差频信号进行处理，根据频率与距离之间的关系获得薄玻璃板与第二平面反射镜之间的当前距离，再根据磁致伸缩系数的公式，获得待测铁磁材料样品的磁致伸缩系数。本专利技术用于测量磁致伸缩系数。【专利说明】
本专利技术涉及，属于光学测量
。
技术介绍
铁磁质的磁畴在外磁场作用下定向排列，从而引起介质中晶格间距的改变，致使铁磁体发生长度的变化的现象被称为磁致伸缩效应。由于这一现象首先由焦耳于1842年发现，因而也被称为焦耳效应。磁致伸缩不但对材料的磁性有重要的影响，特别是对起始磁导率，矫顽力等有重要影响，而且其效应本身在实际中的应用也很广泛，如:磁致伸缩技术可以用于机械振动和超声波换能器上，在激光雷达等方面也有重要的应用。利用铁磁材料在交变磁场作用下长度的变化，可制成超声波发生器和接收器:通过一些特别的转换装置，可以制成力、速度、加速度等传感器以及延迟线、滤波器等。在相同外磁场的条件下，不同的磁性物质磁致伸缩的长度变化是不同的，通常用磁致伸缩系数α，α = △ 1/1来表征它形变的大小，其中△/表示物质长度的变化量，I表示物质的原始长度。因此，准确测量材料的磁致伸缩系数α是非常重要的。由于磁致伸缩效应引起的材料长度相对变化很微小，一般铁磁材料的磁致伸缩系数只有10_5~10_6数量级，因此需采用一些高精度的方法加以测量。磁致伸缩系数的 测定归结为微长度，即微位移变化的测量。目前测量磁致伸缩系数的方法主要有非平衡电桥测量法、差动变电容测法、光杠杆、应变电阻片测量法和光学干涉法等。但是这些方法都存在各自的缺点和不足，因此测量精度都不高。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决在铁磁材料磁致伸缩系数的测量过程中，对铁磁材料长度变化量的测量精度低的问题，提供了一种。本专利技术所述线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置，它包括待测铁磁材料样品，它还包括线性调频激光器、第一平面反射镜、薄玻璃板、第二平面反射镜、会聚透镜、光电探测器、信号处理系统、两个固定棒和激励线圈，待测铁磁材料样品的两端分别粘接一个固定棒，一个固定棒的自由端采用固定件固定，另一个固定棒的自由端与第二平面反射镜的背面粘接固定；待测铁磁材料样品居中置于激励线圈内；激励线圈采用直流稳压电源供电，直流稳压电源采用滑线变阻器调节输出电流；线性调频激光器发射的激光束经第一平面反射镜反射至薄玻璃板，经薄玻璃板透射的光被第二平面反射镜反射后与经过薄玻璃板前表面反射的光共同被会聚透镜汇聚到光电探测器的光敏面上，光电探测器输出的光电流信号传送给信号处理系统。信号处理系统由滤波器、前置放大器、模数转换器和数字信号处理器组成，滤波器用于接收光电探测器输出的光电流信号，滤波器输出滤波信号给前置放大器，经前置放大器放大的模拟信号传送给模数转换器，所述模拟信号经模数转换器转换为数字信号后传送给数字信号处理器。薄玻璃板与第二平面反射镜之间的初始距离为30mm。薄玻璃板与第二平面反射镜相互平行。待测铁磁材料样品为铁镇合金样品。一种线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的方法，基于线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置实现，它获取磁致伸缩系数的方法如下:首先，将待测铁磁材料样品进行交流退磁；将滑线变阻器调节为阻值最大，使激励线圈接通直流稳压电源，待电压稳定后，调节滑线变阻器的阻值，使激励线圈的输出电流单调上升；然后，打开性调频激光器，使其发射线偏振光，并使光电探测器开始接收光束信号，数字信号处理器连续采集光电探测器输出的光电流信号，并对采集到的差频信号进行处理，根据频率与距离之间的关系:f = Kd,获得薄玻璃板与第二平面反射镜之间的当前距离d:d = f/K,式中f为外差信号的频率，K为比例系数；由薄玻璃板与第二平面反射镜之间的当前距离d与薄玻璃板与第二平面反射镜之间的初始距离，获得距离变化量△(!，该距离变化量△(!的数值与待测铁磁材料样品的长度变化量Λ I的数值相等，再根据磁致伸缩系数α的公式: 【权利要求】1.一种线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置，它包括待测铁磁材料样品(1)，其特征在于，它还包括线性调频激光器(2)、第一平面反射镜(3)、薄玻璃板(4)、第二平面反射镜(5)、会聚透镜(6)、光电探测器(7)、信号处理系统(8)、两个固定棒(9)和激励线圈(10)， 待测铁磁材料样品(1)的两端分别粘接一个固定棒(9)，一个固定棒(9)的自由端采用固定件固定，另一个固定棒(9)的自由端与第二平面反射镜(5)的背面粘接固定；待测铁磁材料样品⑴居中置于激励线圈(10)内；激励线圈(10)采用直流稳压电源供电，直流稳压电源采用滑线变阻器调节输出电流； 线性调频激光器(2)发射的激光束经第一平面反射镜(3)反射至薄玻璃板(4)，经薄玻璃板(4)透射的光被第二平面反射镜(5)反射后与经过薄玻璃板(4)前表面反射的光共同被会聚透镜(6)汇聚到光电探测器(7)的光敏面上，光电探测器(7)输出的光电流信号传送给信号处理系统(8)。2.根据权利要求1所述的线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置，其特征在于，信号处理系统(8)由滤波器(8-1)、前置放大器(8-2)、模数转换器(8-3)和数字信号处理器(8-4)组成， 滤波器(8-1)用于接收光电探测器(8)输出的光电流信号，滤波器(8-1)输出滤波信号给前置放大器(8-2)，经前置放大器(8-2)放大的模拟信号传送给模数转换器(8-3)，所述模拟信号经模数转换器(8-3)转换为数字信号后传送给数字信号处理器(8-4)。3.根据权利要求1或2所述的线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置，其特征在于，薄玻璃板(4)与第二平面反射镜(5)之间的初始距离为30mm。4.根据权利要求3所述的线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置，其特征在于，薄玻璃板(4)与第二平面反射镜(5)相互平行。5.根据权利要求4所述的线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置，其特征在于，待测铁磁材料样品(1)为铁镍合金样品。6.一种线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的方法，该方法基于权利要求5所述的线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置实现，其特征在于，它获取磁致伸缩系数的方法如下: 首先，将待测铁磁材料样品(1)进行交流退磁； 将滑线变阻器调节为阻值最大，使激励线圈(10)接通直流稳压电源，待电压稳定后，调节滑线变阻器的阻值，使激励线圈(10)的输出电流单调上升； 然后，打开性调频激光器(2)，使其发射线偏振光，并使光电探测器(7)开始接收光束信号，数字信号处理器(8-4)连续采集光电探测器(7)输出的光电流信号，并对采集到的差频信号进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种线性调频多光束激光外差二次谐波法测量磁致伸缩系数的装置，它包括待测铁磁材料样品(1)，其特征在于，它还包括线性调频激光器(2)、第一平面反射镜(3)、薄玻璃板(4)、第二平面反射镜(5)、会聚透镜(6)、光电探测器(7)、信号处理系统(8)、两个固定棒(9)和激励线圈(10)，待测铁磁材料样品(1)的两端分别粘接一个固定棒(9)，一个固定棒(9)的自由端采用固定件固定，另一个固定棒(9)的自由端与第二平面反射镜(5)的背面粘接固定；待测铁磁材料样品(1)居中置于激励线圈(10)内；激励线圈(10)采用直流稳压电源供电，直流稳压电源采用滑线变阻器调节输出电流；线性调频激光器(2)发射的激光束经第一平面反射镜(3)反射至薄玻璃板(4)，经薄玻璃板(4)透射的光被第二平面反射镜(5)反射后与经过薄玻璃板(4)前表面反射的光共同被会聚透镜(6)汇聚到光电探测器(7)的光敏面上，光电探测器(7)输出的光电流信号传送给信号处理系统(8)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李彦超，甄佳奇，杨九如，冉玲苓，高扬，杨瑞海，杜军，丁群，王春晖，马立峰，于伟波，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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