基于运动控制的三维空间磁力及磁场分布测试装置制造方法及图纸

一种基于运动控制的三维空间磁力及磁场分布测试装置，用于对超导材料的导磁性能参数的测量，包括测试台架，测试台架上安装有二个纵向导轨，横向导轨跨置在二个纵向导轨上，并能沿纵向导轨前后移动，横向导轨上安装有能沿其左右移动的运动部件，运动部件上连接有能上下移动的悬臂，其特征是在测试台架的工作台面上固定有样品盒，样品盒中设有放置超导材料及充注液氮的空腔；悬臂的下端连接有测试头，测试头中连接有测试盒，测试盒内安装有磁体和传感器，传感器与数据采集卡相连，数据采集卡与计算机相连。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超导材料的导磁性能测试装置，具体地说是一种基于运动控制的三维空间磁力及磁场分布测试装置。
技术介绍
超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。为了使超导材料有实用性，人们开始了探索高温超导的历程，从1911年至1986年，超导温度由水银的4.2K提高到23.22K(0K＝-273℃)。1986年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K，12月30日，又将这一纪录刷新为40.2K，87年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日发现了98K超导体，很快又发现了14℃下存在超导迹象，高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。当前国际上超导技术发展迅速，高温超导电性作为一类有重大发展潜力的应用技术，已经进入实际应用开发与应用基础性研究相互推动，逐步发展为高技术产业的阶段。各主要国家的政府与企业界都投入较大力量，竞争十分激烈。在高温超导机理研究、超导物理研究和新材料探索上，国际上已取得深入的重要发展。中国超导研究已先后列入八六三计划和攀登计划，我们的研究水平一直处于国际前沿。近年来，随着研究工作的不断深入和研究方向的不断拓展，我国在高温超导材料、超导物性、超导电子器件、强电应用等方面取得了一系列重要成果。目前科学家们针对超导的研究工作正在向深度和广度方面开展，一是对高温超导现象的理解，机理的探讨；二是薄膜、线材、带材制备工艺改进和器件研制；三是进一步探索新材料、新体系，提高临界电流密度。这些表明，超导技术作为一门学科正渐臻成熟，市场前景极被看好。超导材料在工业方面的应用首先体现在超导滤波器的迅速普及。随着无线通信、特别是移动电话的发展，频带的有效利用正在成为重要课题。自超导材料问世以来，就以其优良的性能和广阔的应用前景得到了世界各国的普遍关注，并作为高科技产业投入了大量的人力物力进行不断的研发，各种超导材料不断被开发，并成功地应用于工业、国防、航空航天领域。但作为超导材料主要特性之一的磁场特性的检测一直以来滞后于超导材料的研发(迈斯纳效应即理想抗磁性是超导体的另一个特征。磁力线不能穿过它的体内，也就是说超导体处于超导态时，体内的磁场恒等于零)。据专利技术人所知，现有的有关超导材料的导磁性能检测装置存在功能单一，结构复杂，操作复杂，精度低，价格昂贵等缺点，不能充分反应超导材料的导磁性能，特别是对其磁场分布的检测以及动态检测基本处于空白状态，难以满足研究和生产的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用三维空间运动控制原理及传感器技术设计一种可用来检测超导材料在空间磁场中磁力大小及磁场分布，为计算机分析超导材料磁场特性提供准确分析数据的基于运动控制的三维空间磁力及磁场分布测试装置，以满足超导材料研发的需求。本专利技术的技术方案是一种基于运动控制的三维空间磁力及磁场分布测试装置，用于对超导材料的磁场特性参数的进行测量，包括测试台架，测试台架上安装有二个纵向导轨，横向导轨跨置在二个纵向导轨上，并能沿纵向导轨前后移动，横向导轨上安装有能沿其左右移动的运动部件，运动部件上连接有能上下移动的悬臂，悬臂上安装有YZ247S称重传感器，测试盒与YZ247S称重传感器相连接，YZ247S称重传感器和测试磁体盒可以在空间三个坐标上运动。其测试的特征是在测试台架的工作台面上固定有样品盒，样品盒中设有放置超导材料及充注液氮的空腔；悬臂的下端连接有测试头，测试头中连接有测试盒，测试盒内安装有磁体和传感器，传感器与数据采集卡相连，数据采集卡与计算机相连。本专利技术的测试盒内安装的传感器包括用于测量垂直方向磁力的拉压式称重传感器、用于测量水平面上横向磁力的称重传感器、用于测量水平面上纵向磁力的称重传感器以及用于测量空间磁场分布的霍尔传感器。测试盒内所设的传感器可采用下述方式设置在测试盒内侧面可对称设置二个用于测量水平面上横向磁力的称重传感器及二个用于测量水平面上纵向磁力的称重传感器。在测试盒内侧的三个等距空间处设有三组用于测量空间磁场分布的霍尔传感器，每组传感器由三个分别用于测量三个方向(分别为X、Y、Z，即水平横向，水平纵向，垂直方向)的磁场分布的霍尔传感器组成。本专利技术的有益效果1、可满足超导材料任意位置的磁力大小及磁场分布检测，并将检测到的数据自动传送到计算机中进行分析。2、具有结构简单，制造方便，成本低，测试可靠准确的优点。3、三维运动实现简单，可利用现有的三维运动控制装置加以实现，其控制部分均为成熟技术，且可实现闭环伺服控制。4、可测试的磁力范围可高达3000N以上。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的样品盒及测试头相对位置结构示意图。图3是本专利技术的测试原理框图。图4是本专利技术的霍尔传感器的工作原理图。图5是本专利技术的运动控制原理框图。图6是本专利技术测试采用双端方式时16路模拟输入信号接线示意图。图7是与图6所对应的模拟输入双端方式的引线定义示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。一种基于运动控制的三维空间磁力及磁场分布测试装置，用于对超导材料的导磁性能参数的测量，包括测试台架1，测试台架1上安装有二个纵向导轨2，横向导轨3跨置在二个纵向导轨2上，并能沿纵向导轨2前后移动，横向导轨3上安装有能沿其左右移动的运动部件4，运动部件4上连接有能上下移动的悬臂5，悬臂5上安装有YZ247S称重传感器(即测试头6)，测试盒8与YZ247S称重传感器相连接，YZ247S称重传感器和测试盒8可以在空间三个坐标上运动，在测试台架1的工作台面6上固定有样品盒7，样品盒7可采用导热差、又无磁性的夹布胶木棒材料制作，样品盒7中设有放置超导材料及充注液氮的空腔8；悬臂5的下端连接有测试头6，测试头6能随悬臂5上下移动，测试头6中连接有测试盒8，测试盒8内安装有磁体9和二个用于测量水平面上横向磁力的称重传感器及二个用于测量水平面上纵向磁力的称重传感器以及三组用于测量磁场分布的霍尔传感器，三组霍尔传感器中的每组霍尔传感器可由三个分别用于测量三个方向(分别为X、Y、Z，即水平横向，水平纵向，垂直方向)的磁场分布的霍尔传感器，磁体9可支承在支承架10上，所有传感器的输出均与数据采集卡相连，数据采集卡与计算机相连。下面结合运动控制过程和各部分的工作过程及结构特点对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的测试头的三维运动包括随悬臂沿运动部件作上下移动的垂直运动(Z方向)、运动部件沿横向导轨作水平横向移动(X方向)及横向导轨沿纵向导轨作水平纵向移动(Y方向)。其运动控制系统可以是基于网络的开放式结构运动控制技术基础上，其硬件配置包括PC机、DEC4DA伺服控制卡、交流伺服驱动器并配置伺服电机、滚轴丝杠和机械本体。可以通过执行T文件、NC代码或者G代码进行数控运动，同时配以EDITASC软件可以显示运动的轨迹和运动当前点X、Y、Z的坐标。用于对磁性材料的空间磁场分布和超导体在磁场中磁力的大小进行测试时，只需重新设计测试系统的软硬件，即可以对X-Y平面上磁场分布以及导体在空间磁场中磁力的测试。测试系统基于微机控制的伺服运动平台，把接口、传感器(BLR-1型拉压式称重传感器、YZ247S称重传感器、HGT-2100型霍尔片)、数据采集卡(AMCPI9111)、数据采集应用软件有机地结合，形成一套三维空间磁力及磁场分布自动测试装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：舒志兵，杨万民，陈先锋，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：