基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及铁磁性材料的性能检测技术领域，特别涉及铁磁性材料居里温度点的测量领域，具体为基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法。本发明专利技术为了解决现有的测量铁磁性材料居里温度点的装置结构复杂从而导致测量成本较高的问题，故提供了一种新的基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法，包括高温炉、电磁超声检测仪以及包括热电偶的的温度测量仪，电磁超声检测仪包括超高温电磁超声传感器、激励接收器以及上位机。本发明专利技术开拓性地发明专利技术了一种新的铁磁性材料居里温度点的测量方法——电磁超声测量法，该测量方法中所用到的设备均为常见的设备，测量时只需要组合使用就可以，无需制作专门的测量设备，且操作方便。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法
本专利技术涉及铁磁性材料的性能检测
，特别涉及测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法，具体为基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法。
技术介绍
居里温度是指铁磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性状态转变成顺磁性状态的临界点。铁磁性材料的磁性会随着温度的变化而改变，当铁磁性材料的温度上升至居里温度时，铁磁性材料会由铁磁状态转变为顺磁状态；反之，当温度降至居里温度时，铁磁性材料会由顺磁状态转变为铁磁状态。居里温度是铁磁性材料内在磁学性质的主要物理参量，居里温度附近特性的研究还可获得铁磁性材料的微观信息，因此铁磁性材料居里温度点的测量，不仅对铁磁性材料制备及其本身物理参数的标注具有重要意义，而且对包含铁磁性材料设备的设计及其运行维护具有重要意义。居里温度点的测量方法从测量方式上分为很多种，常见的测量方法有感应法、电桥法，但是这些方法各有其局限性：1）采用这些方法所使用的测量铁磁性材料居里温度点的装置结构复杂，测量成本较高；2）采用电桥法或感应法在进行测量时，线圈需绕制在待测的铁磁性材料试块（下文中统称为待测试块）上，使得线圈温度会随着待测试块温度急剧升高，导致线圈氧化，进而严重影响测量效果；3）感应法较适用于测量软磁材料。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的居里温度点的测量方法存在上述缺陷的问题，故提供了一种新的基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法。本专利技术是采用如下技术方案实现的：基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置，包括高温炉、电磁超声检测仪以及包括热电偶的的温度测量仪，电磁超声检测仪包括超高温电磁超声传感器、激励接收器以及上位机。激励接收器用于激励超高温电磁超声传感器在铁磁性材料的不同温度点产生超声以及接收超高温电磁超声传感器产生的回波并将回波信号进行放大、滤波等处理后离散化为数字信号，上位机用于接收、存储激励接收器发送的数字信号并将数字信号转化成时域信号图，最后通过分析铁磁性材料在室温至高温时的时域信号图的变化规律来确定铁磁性材料居里温度点。本领域技术人员公知：超高温电磁超声传感器包括磁场垂直于待测试块的永磁体、环形线圈、隔热结构及外壳，由于超高温电磁超声传感器内有磁场垂直于待测试块的永磁体、环形线圈、隔热结构，当温度在居里温度点以下，超高温电磁超声传感器在对待测试块进行检测时，超高温电磁超声传感器是吸附在待测试块表面的，说明待测试块的导磁性存在，这时时域信号图为横波；当温度到达居里温度点时，超高温电磁超声传感器在对待测试块进行检测时，超高温电磁超声传感器不是吸附在待测试块表面的，是直接放置在待测试块表面的，待测试块的导磁性不存在，这时时域信号图的横波消失，产生纵波，基于此现象，判定电磁超声检测仪是可以用来测量铁磁材料的居里温度点的，同时，电磁超声检测仪也可以用于管道测厚、探伤等，是测量仪器中常用的设备，不需要单独购买与制备，测量成本低；超高温电磁超声传感器中的线圈与待测试块之间设有隔热结构，即为非接触测量，线圈最高也只有200℃的温度，所以即使是在高温环境下对待测试块进行检测，超高温电磁超声传感器中的线圈也不容易被氧化，从而保证测量的准确度；另外，该方法适用于测量各种常用铁磁性材料的居里温度点。进一步的，基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置还包括用于包裹待测试块表面的高温石棉，高温石棉上设有热电偶探测口、超高温电磁超声传感器探测口以及用于遮挡超高温电磁超声传感器探测口的高温石棉块。采用高温石棉，一方面是对待测试块起到保温的作用，另一方面是对待测试块起到隔绝空气的作用，防止待测试块在空气中被氧化，影响待测试块的居里温度点测量结果的不准确；同时，由于超高温电磁传感器不宜长时间置于待测试块表面，所以使用超高温电磁传感器时都是采集完信号将其从待测试块表面取走，这时由于超高温电磁超声传感器探测口裸露于空气中，会导致待测试块的温度降低，所以采用用于遮挡超高温电磁超声传感器探测口的高温石棉块就是为了避免这个问题的发生。进一步地，基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的方法，包括如下步骤：1）将待测试块置于高温炉上，采用温度测量仪以及电磁超声检测仪获取常温下待测试块的温度数据以及时域信号图；2）确定加热工艺，对待测试块进行加热；3）采用温度测量仪以及电磁超声检测仪获取加热过程中待测试块的温度数据以及时域信号图；4）分析待测试块的温度数据以及时域信号图：当时域信号图中的横波波形消失转为纵波时，纵波出现的开始点所对应的温度点即为该待测样品的居里温度点。进一步地，加热过程包括两次加热，首次加热过程中，对待测试块采用电磁超声检测仪进行多次测量且相邻两次测量点所对应的温度差为20℃-30℃，观察时域信号图，当检测到时域信号图中的横波转为纵波时，关闭高温炉，待测试块开始降温，当待测试块的温度降至上一次测量点所对应的温度时，采用电磁超声检测仪对待测试块进行检测，观察时域信号图，确认时域信号图中显示为横波时，打开高温炉对待测试块再次进行加热；再次加热过程中，每隔1℃采用电磁超声检测仪检测一次，观察时域信号图，直至时域信号图中的横波转为纵波时，即可确定该待测试块的居里温度点，这样的测量方法既高效又准确。进一步地，加热过程包括三次加热，首次加热过程中，对待测试块采用电磁超声检测仪进行多次测量且相邻两次测量点所对应的温度差为20℃-30℃，观察时域信号图，直至检测到时域信号图中的横波转为纵波时，关闭高温炉，待测试块开始降温，当待测试块的温度降至上一次测量点所对应的温度时，采用电磁超声检测仪对待测试块进行检测，观察时域信号图，确认时域信号图中显示为横波时，打开高温炉对待测试块再次进行加热；再次加热过程中，对待测试块采用电磁超声检测仪进行多次测量且相邻两次测量点所对应的温度差为5℃，观察时域信号图，直至时域信号图中横波转为纵波时，再次关闭高温炉，待测试块开始降温，当待测试块的温度降至上一次测量点所对应的温度时，采用电磁超声检测仪对待测试块进行检测，观察时域信号图，确认时域信号图显示为横波时，打开高温炉对待测试块最后进行加热；最后加热过程中，每隔1℃采用电磁超声检测仪检测一次，直至时域信号图中横波转为纵波时，即可得出该待测试块的居里温度点。本专利技术所产生的有益效果如下：本专利技术开拓性地专利技术了一种新的铁磁性材料居里温度点的测量方法——电磁超声测量法，该测量方法中所用到的设备包括高温炉、电磁超声检测仪以及包含热电偶的的温度测量仪，这些设备均为常见的设备，测量时只需要组合使用就可以，无需制作专门的测量设备，测量装置简单且测量成本低，操作方便，测量准确；同时采用超高温电磁超声传感器测量居里温度点高的铁磁性材料也不会使超高温电磁超声传感器中的线圈氧化，测量材料范围广且测量精度高；另外，通过采用本专利技术中的测量铁磁性材料居里温度点的装置以及方法对铁磁性材料如12CrMo试块和Cr25Mo3Ti试块进行测量，其测量得出的居里温度点与实际的居里温度点相符；另外，该方法适用于测量各种常用铁磁性材料的居里温度点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置，其特征在于，包括高温炉（1）、电磁超声检测仪以及包括热电偶（5）的的温度测量仪，电磁超声检测仪包括超高温电磁超声传感器（2）、激励接收器（3）以及上位机（4）。/n

【技术特征摘要】
1.基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置，其特征在于，包括高温炉（1）、电磁超声检测仪以及包括热电偶（5）的的温度测量仪，电磁超声检测仪包括超高温电磁超声传感器（2）、激励接收器（3）以及上位机（4）。


2.根据权利要求1所述的基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置，其特征在于，还包括用于包裹待测试块的高温石棉（6），高温石棉（6）上设有热电偶（5）探测口、超高温电磁超声传感器探测口以及用于遮挡超高温电磁超声传感器探测口的高温石棉块。


3.根据权利要求2所述的基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置，其特征在于，热电偶（5）为K型热电偶（5）。


4.采用如权利要求1或2所述的基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置来测量铁磁性材料居里温度点的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将待测试块置于高温炉（1）上，采用温度测量仪以及电磁超声检测仪获取常温下待测试块的温度数据以及时域信号图；
2）确定加热工艺，对待测试块进行加热；
3）采用温度测量仪以及电磁超声检测仪获取加热过程中待测试块的温度数据以及时域信号图；
4）分析待测试块的温度数据以及时域信号图：当时域信号图中的横波波形消失转为纵波时，纵波出现的开始点所对应的温度点即为该待测样品的居里温度点。


5.根据权利要求4所述的基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的方法，其特征在于，加热过程包括两次加热，首次加热过程中，对待测试块采用电磁超声检测仪进行多次测量且相邻两次测量点所对应的温度差为20℃-30℃，观察时域信号图，当检测到时域信号图中的横波转为纵波时，关闭高温炉（1），待测试块开始降温，当待测试块的温度降至上一次测量点所对应的温度时，采用电磁超声检测仪对待测试块进行检测，观察时域信号图，确认时域信号图中显示为横波时，打开高温炉（1）对待测试块再次进行加热；再次加热过程中，每隔1℃采用电磁超声检测仪检测一次，观察时域信号图，直至时域信号图中的横波转为纵波时，即可确定该待测试块的居里温度点。


6.根据权利要求5所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周进节，赵帅杰，沈兴全，鲁辉虎，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14