基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统及测量方法。该测量系统包括检测装置、数字信号处理单元、功率放大器和差分放大电路；所述数字信号处理单元分别与功率放大器和差分放大电路连接；所述检测装置分别与功率放大器和差分放大电路连接；检测装置包括三段式锥台形激磁绕组、样品支架、卧式结构磁环、中心支柱、卡扣、角支柱和底座；该测量系统的激磁绕组设计为多段式锥台形结构，实现宽频范围的磁特性测试。该测量方法先给定较小频率的激磁信号，逐步提高激磁信号频率，直到样品达到饱和；样品在一种激磁绕组连接方式下测量完毕后，更换激磁绕组连接方式，重复上述测量过程，直至达到最高的检测频段。

【技术实现步骤摘要】
基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统及测量方法
本专利技术涉及宽频旋转磁特性测量系统，具体一种基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统及测量方法。
技术介绍
旋转磁特性测量系统通过检测到的B-H曲线来体现待测样品的磁特性。数字信号处理单元在样品周围产生X方向和Y方向两个相互正交的激磁信号，在样品中心产生旋转磁场。样品采用内置的B探针采集B信号，上下两面装贴H传感线圈采集H信号。再通过数字信号处理单元实现对B-H检测信号的采集。目前现有的旋转磁特性检测装置，为实现铁芯与激磁线圈的嵌套，需将磁轭做切割处理，这样产生的空气气隙增加了磁路损耗。申请号201010010119.9中公开了一种电工钢片二维磁特性单片测量系统及其测量方法，该测量系统中的检测装置使用的激磁线圈多为单段柱形结构，装置的槽满率较低，不利于铁芯的优化设计，难以实现宽频范围内的磁特性检测，限制了磁性材料的应用范围，且单段柱形激磁线圈绕组接线方式单一，分布电容的影响较大，劣化激磁性能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统及测量方法。该测量系统的激磁绕组设计为多段式锥台形结构，实现宽频范围的磁特性测试。该测量方法先给定较小频率的激磁信号，逐步提高激磁信号频率，直到样品达到饱和；样品在一种激磁绕组连接方式下测量完毕后，更换激磁绕组连接方式，重复上述测量过程，直至达到最高的检测频段。本专利技术解决所述测量系统技术问题的技术方案是，提供一种基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统，其特征在于该测量系统包括检测装置、数字信号处理单元、功率放大器和差分放大电路；所述数字信号处理单元分别与功率放大器和差分放大电路连接；所述检测装置分别与功率放大器和差分放大电路连接；所述检测装置包括三段式锥台形激磁绕组、样品支架、卧式结构磁环、中心支柱、卡扣、角支柱和底座；所述卧式结构磁环的四角通过角支柱安装于底座上，并通过卡扣固定；所述卧式结构磁环由四个方形单缺口圆角磁环组成；四个方形单缺口圆角磁环的缺口均位于卧式结构磁环的中心，缺口处的极头加工成楔形，极头之间依次连接组成四个磁芯；四个磁芯上各自缠绕有一个三段式锥台形激磁绕组；四个磁芯的端部放置在中心支柱上；所述中心支柱固定在底座上；样品支架放置在中心支柱上，被测样片放置在样品支架上。四个三段式锥台形激磁绕组完全相同；每个三段式锥台形激磁绕组均包括骨架、进出线端子、第一绕组、第二绕组和第三绕组；所述第三绕组的后端、第一绕组的前端和绕组之间均设置有挡板；所述第一绕组、第二绕组和第三绕组嵌套在骨架上，第一绕组固定在骨架上；所述骨架卡在磁芯上；第一绕组、第二绕组和第三绕组上均安装有进出线端子。本专利技术解决所述测量方法技术问题的技术方案是，提供一种基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性的测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：激磁绕组的连接方式有七种：即1)连接每个激磁绕组的第一绕组、第二绕组和第三绕组；2)连接每个激磁绕组的第二绕组和第三绕组；3)连接每个激磁绕组的第一绕组和第三绕组；4)连接每个激磁绕组的第一绕组和第二绕组；5)连接每个激磁绕组的第三绕组；6)连接每个激磁绕组的第二绕组和7)连接每个激磁绕组的第一绕组；首先选择激磁绕组匝数最多的连接方式，即连接每个激磁绕组的第一绕组、第二绕组和第三绕组；步骤二：数字信号处理单元输出给定频率的激磁信号加载到激磁绕组上，在卧式结构磁环的中心形成均匀的圆形磁场；步骤三：通过B探针和H传感线圈测量样品中的磁通密度和磁场强度，判断样品是否达到饱和；步骤四：如果样品未达到饱和，提高激磁信号频率，重复步骤二和步骤三三，直至样品饱和，记录此时的检测频率值；步骤五：按照连接的匝数逐渐减小的方式更换激磁绕组的连接方式，重复步骤二、步骤三和步骤四，直至检测完成所有类型的激磁绕组连接方式；步骤六：根据上述过程，确定各种激磁绕组连接方式的检测装置的检测频段，即检测频率的范围值；每种激磁绕组连接方式的检测频段是上一种连接方式样品饱和时的检测频率值至此种连接方式样品饱和时的检测频率值；其中第1)种连接方式的检测频段是1至此种连接方式样品饱和时的检测频率值；以此类推；步骤七：根据步骤六得到的检测装置的不同检测频段的取值范围，选择对应的激磁绕组连接方式。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)本专利技术磁环材料选用高频下具有高饱和磁密、高起始磁导率、低磁芯损耗、耐热性和耐磨性好的Fe-M-V系纳米晶材料。(2)本专利技术磁路设计为四个方形单缺口圆角磁环组装而成的卧式结构，并在极头处进行了聚磁优化设计，解决了高频下磁芯损耗剧增、震动加剧和材料的加工工艺等问题。(3)本专利技术检测装置结构尺寸经由有限元仿真优化后得以确定，在不失测试精确性的前提下，缩小装置结构尺寸，以期达到更高的测试频率。该磁环除开口外无缝隙，磁路气隙小，纳米晶材料用量少，磁路结构对称性高，使其具有磁路损耗相对较小，高频下震动较小，磁场对称性较高等优点。(4)本专利技术为了实现宽频范围内的磁特性测试，增加装置的槽满率，减小分布电容的影响，将激磁绕组设计为多段式锥台形结构，并采用双绞线进行绕制。通过设计新型的激磁绕组结构，实现宽频范围的磁特性测试。附图说明图1为本专利技术基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统一种实施例的检测系统整体结构连接示意图；图2为本专利技术基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统一种实施例的检测装置立体结构示意图；图3为本专利技术基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统一种实施例的三段式锥台形激磁绕组的结构示意图；图4为本专利技术基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统一种实施例的卧式结构磁环的结构示意图；(图中1、检测装置；2、数字信号处理单元；3、功率放大器；4、差分放大电路；11、三段式锥台形激磁绕组；12、样品支架；13、卧式结构磁环；14、中心支柱；15、卡扣；16、角支柱；17、底座；18、磁芯；19、方形单缺口圆角磁环；111、骨架；112、进出线端子；113、第一绕组；114、第二绕组；115、第三绕组)具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统(简称测量系统)，其特征在于该测量系统包括检测装置1、数字信号处理单元2、功率放大器3和差分放大电路4；所述数字信号处理单元2分别与功率放大器3和差分放大电路4连接；所述检测装置1分别与功率放大器3和差分放大电路4连接；数字信号处理单元2的型号为NIPXle-1071。功率放大器3的型号为BROCKHAUSPA100-52A。所述检测装置1包括四个三段式锥台形激磁绕组11(简称激磁绕组)、样品支架12、卧式结构磁环13、中心支柱14、卡扣15、角支柱16和底座17；所述三段式锥台形激磁绕组11包括两组X方向三段式锥台形激磁绕组和两组Y方向三段式锥台形激磁绕组；所述卧式结构磁环13的四角通过角支柱16安装于底座17上，并通过卡扣15固定；所述卧式结构磁环13由四个方形单缺口圆角磁环19组成；四个方形单缺口圆角磁环19的缺口均位于卧式结构磁环13的中心，缺口处的极头加工成楔形，极头之间依次连接组成四个磁芯1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统，其特征在于该测量系统包括检测装置、数字信号处理单元、功率放大器和差分放大电路；所述数字信号处理单元分别与功率放大器和差分放大电路连接；所述检测装置分别与功率放大器和差分放大电路连接；所述检测装置包括三段式锥台形激磁绕组、样品支架、卧式结构磁环、中心支柱、卡扣、角支柱和底座；所述卧式结构磁环的四角通过角支柱安装于底座上，并通过卡扣固定；所述卧式结构磁环由四个方形单缺口圆角磁环组成；四个方形单缺口圆角磁环的缺口均位于卧式结构磁环的中心，缺口处的极头加工成楔形，极头之间依次连接组成四个磁芯；四个磁芯上各自缠绕有一个三段式锥台形激磁绕组；四个磁芯的端部放置在中心支柱上；所述中心支柱固定在底座上；样品支架放置在中心支柱上，被测样片放置在样品支架上。

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统，其特征在于该测量系统包括检测装置、数字信号处理单元、功率放大器和差分放大电路；所述数字信号处理单元分别与功率放大器和差分放大电路连接；所述检测装置分别与功率放大器和差分放大电路连接；所述检测装置包括三段式锥台形激磁绕组、样品支架、卧式结构磁环、中心支柱、卡扣、角支柱和底座；所述卧式结构磁环的四角通过角支柱安装于底座上，并通过卡扣固定；所述卧式结构磁环由四个方形单缺口圆角磁环组成；四个方形单缺口圆角磁环的缺口均位于卧式结构磁环的中心，缺口处的极头加工成楔形，极头之间依次连接组成四个磁芯；四个磁芯上各自缠绕有一个三段式锥台形激磁绕组；四个磁芯的端部放置在中心支柱上；所述中心支柱固定在底座上；样品支架放置在中心支柱上，被测样片放置在样品支架上。2.根据权利要求1所述的基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统，其特征在于所述数字信号处理单元的型号为NIPXle-1071；所述功率放大器的型号为BROCKHAUSPA100-52A。3.根据权利要求1所述的基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统，其特征在于所述底座是由电木制作而成。4.根据权利要求1所述的基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统，其特征在于方形单缺口圆角磁环采用Fe-M-V系纳米晶材料。5.根据权利要求1所述的基于柔性激磁线圈的宽频旋转磁特性测量系统，其特征在于四个三段式锥台形激磁绕组完全相同；每个三段式锥台形激磁绕组均包括骨架、进出线端子、第一绕组、第二绕组和第三绕组；所述第三绕组的后端、第一绕组的前端和绕组之间均设置有挡板；所述第一绕组、第二绕组和第三绕组嵌套在骨架上，第一绕组固定在骨架上；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永建，于欣然，张长庚，王利祥，岳帅超，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12