本发明专利技术提供一种测量物体磁特性的装置及方法，装置包括：悬挂机构、载物台、磁场调制结构、载物台极板、传感极板以及测量与控制系统；悬挂机构通过悬丝将载物台悬挂；载物台为镂空框架，其框架内部用于放置待测物体，所述待测物体与载物台底部固定连接；磁场调制结构置于载物台周围，以向载物台及载物台内部提供磁场环境；所述磁场环境的磁场分布可控；测量与控制系统，用于通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，并根据磁场环境的磁场分布情况、磁力矩大小确定所述待测物体的磁特性参数，磁特性参数包括：剩磁和磁化率。本发明专利技术可以解决常规测量手段无法测量形状不规则大尺寸宏观物体磁特性的问题。形状不规则大尺寸宏观物体磁特性的问题。形状不规则大尺寸宏观物体磁特性的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种测量物体磁特性的装置及方法
[0001]本专利技术属于精密测量领域，更具体地，涉及一种测量物体磁特性的装置及方法。
技术介绍
[0002]材料，遍布人们生活的各个角落，这些材料中大部分是具有磁性的，特别的具有磁性的材料在科学研究、精密制造、航空航天等领域具有广泛的应用，但材料的磁性会对仪器设备以及科学研究装置产生干扰，那么对于材料的磁性的精确测量就显得尤为重要。
[0003]传统的测量物体磁特性的方法，无法同时对物体的磁化率、剩磁等参数进行测量，并且受限于待测样品的大小和形状，所以一种可以同时满足以上条件的测量物体磁特性的装置尤为重要。
[0004]扭摆是一种较为成熟的技术，对绕其悬丝扭转方向作用力敏感，对非扭转方向作用不敏感并有所抑制，利用扭摆的这一特性，可以将样品所受的磁力转化到扭摆敏感的方向上，这样便可以对磁力进行精确测量，进而得到样品的剩磁和磁化率等磁特性，即可通过扭摆悬挂被测物体的方式测量物体的磁特性。但通过扭摆装置悬挂测量物体磁性的前提是必须将所测物体悬挂，这样就会导致不便于悬挂的被测物体、形状不规则的被测物体以及尺寸较大的被测物体难以测量。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种测量物体磁特性的装置及方法，旨在解决现有常规方法无法高精度测量形状不规则或尺寸较大物体磁特性的问题。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种测量物体磁特性的装置，包括：悬挂机构、载物台、磁场调制结构、载物台极板、传感极板以及测量与控制系统；
[0007]所述悬挂机构包括悬丝，用于通过悬丝将载物台悬挂，使得载物台在绕悬丝扭转的方向可以自由扭转；
[0008]所述载物台为镂空框架，其框架内部用于放置待测物体，所述待测物体与载物台底部固定连接；
[0009]所述磁场调制结构置于载物台周围，以向载物台及载物台内部提供磁场环境；所述磁场环境的磁场分布可控；
[0010]所述载物台极板与载物台的底部固定连接，所述传感极板在载物台下方，与载物台极板位置相对放置；
[0011]所述悬丝、载物台以及待测物体共同组成扭摆，所述待测物体在磁场环境中与磁场相互作用产生磁力矩，使得所述扭摆发生扭转；
[0012]所述测量与控制系统，用于通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，并根据所述磁场环境的磁场分布情况、所述磁力矩大小确定所述待测物体的磁特性参数，所述磁特性参数包括：剩磁和磁化率。
[0013]在一个可选的示例中，所述测量与控制系统，用于通过测量载物台极板与传感极
板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，具体包括：
[0014]在载物台空载的情况下，所述载物台空载指的是载物台内未放置待测物体；所述磁场调制结构对载物台施加所述磁场环境，在此磁场环境中空载载物台会受到磁力矩作用，通过所述测量与控制系统测得空载载物台的磁力矩大小，表示为τ0；本申请中测量与控制系统以电容位移传感和静电控制为例，实际装置中可采用但不限于此种方式。
[0015]在载物台内放置待测物体时，所述磁场调制结构对载物台再次施加所述磁场环境，所述测量与控制系统测得载物台和待测物体在磁场环境中的合磁力矩，表示为τ
t
；
[0016]综合两次测量，待测物体在磁场中所受磁力矩τ
m
将由所述测量与控制系统测得的载物台与待测物体整体合磁力矩τ
t
减去空载载物台所受的磁力矩τ0得到，即τ
m
＝τ
t
‑
τ0。
[0017]在一个可选的示例中，该装置还包括：多个调平螺母；
[0018]所述多个调平螺母置于载物台上方，与载物台连接；
[0019]所述扭摆还包括所述多个调平螺母；
[0020]所述载物台、待测物体以及多个调平螺母构成的整体作为悬丝下方连接的物体，所述多个调平螺母用于调节悬丝下方连接物体的等效质心，使其等效质心置于所述悬丝所在的直线上，以保证扭摆的平稳。
[0021]在一个可选的示例中，所述载物台采用轻质材料加工，且所述轻质材料需为顺磁性材料。
[0022]在一个可选的示例中，所述载物台的设计使得待测物体的形状和质量均不受限制。
[0023]第二方面，本专利技术提供了一种测量物体磁特性的方法，包括如下步骤：
[0024]通过悬丝将载物台悬挂，使得载物台在绕悬丝扭转的方向可以自由扭转；所述载物台为镂空框架，其框架内部用于放置待测物体，所述待测物体与载物台底部固定连接；所述载物台底部固定连接有载物台极板，所述载物台下方放置有传感极板，传感极板与载物台极板位置相对放置；
[0025]向载物台及载物台内部提供磁场环境；所述磁场环境的磁场分布可控；所述悬丝、载物台以及待测物体共同组成扭摆，所述待测物体在磁场环境中与磁场相互作用产生磁力矩，使得所述扭摆发生扭转；
[0026]通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，并根据所述磁场环境的磁场分布情况、所述磁力矩大小确定所述待测物体的磁特性参数，所述磁特性参数包括：剩磁和磁化率。
[0027]在一个可选的示例中，所述通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，具体包括：
[0028]在载物台空载的情况下，所述载物台空载指的是载物台内未放置待测物体；对载物台施加所述磁场环境，在此磁场环境中空载载物台会受到磁力矩作用，测得空载载物台的磁力矩大小，表示为τ0；
[0029]在载物台内放置待测物体时，对载物台再次施加所述磁场环境，测得载物台和待测物体在磁场环境中的合磁力矩，表示为τ
t
；
[0030]综合两次测量，待测物体在磁场中所受磁力矩τ
m
将由载物台与待测物体整体合磁力矩τ
t
减去空载载物台所受的磁力矩τ0得到，即τ
m
＝τ
t
‑
τ0。
[0031]在一个可选的示例中，该方法还包括如下步骤：
[0032]将多个调平螺母置于载物台上方，与载物台连接；所述载物台、待测物体以及多个调平螺母构成的整体作为悬丝下方连接的物体，所述多个调平螺母用于调节悬丝下方连接物体的等效质心，使其等效质心置于所述悬丝所在的直线上，以保证扭摆的平稳。
[0033]在一个可选的示例中，所述载物台采用轻质材料加工，且所述轻质材料需为顺磁性材料。
[0034]在一个可选的示例中，所述载物台的设计使得待测物体的形状和质量均不受限制。
[0035]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0036]本专利技术提供一种测量物体磁特性的装置及方法，利用高精度扭摆装置和可调制的磁场，通过将一个轻质镂空的载物台悬挂于悬丝的一端，将待测物体置于载物台内部，可以对不便测量的待测物进行磁特性测量，且对于形状不规则的物体，通过调本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种测量物体磁特性的装置，其特征在于，包括：悬挂机构、载物台、磁场调制结构、载物台极板、传感极板以及测量与控制系统；所述悬挂机构包括悬丝，用于通过悬丝将载物台悬挂，使得载物台在绕悬丝扭转的方向可以自由扭转；所述载物台为镂空框架，其框架内部用于放置待测物体，所述待测物体与载物台底部固定连接；所述磁场调制结构置于载物台周围，以向载物台及载物台内部提供磁场环境；所述磁场环境的磁场分布可控；所述载物台极板与载物台的底部固定连接，所述传感极板在载物台下方，与载物台极板位置相对放置；所述悬丝、载物台以及待测物体共同组成扭摆，所述待测物体在磁场环境中与磁场相互作用产生磁力矩，使得所述扭摆发生扭转；所述测量与控制系统，用于通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，并根据所述磁场环境的磁场分布情况、所述磁力矩大小确定所述待测物体的磁特性参数，所述磁特性参数包括：剩磁和磁化率。2.根据权利要求1所述的测量物体磁特性的装置，其特征在于，所述测量与控制系统，用于通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，具体包括：在载物台空载的情况下，所述载物台空载指的是载物台内未放置待测物体；所述磁场调制结构对载物台施加所述磁场环境，在此磁场环境中空载载物台会受到磁力矩作用，通过所述测量与控制系统测得空载载物台的磁力矩大小，表示为τ0；在载物台内放置待测物体时，所述磁场调制结构对载物台再次施加所述磁场环境，所述测量与控制系统测得载物台和待测物体在磁场环境中的合磁力矩，表示为τ
t
；综合两次测量，待测物体在磁场中所受磁力矩τ
m
将由所述测量与控制系统测得的载物台与待测物体整体合磁力矩τ
t
减去空载载物台所受的磁力矩τ0得到，即τ
m
＝τ
t
‑
τ0。3.根据权利要求1或2所述的测量物体磁特性的装置，其特征在于，还包括：多个调平螺母；所述多个调平螺母置于载物台上方，与载物台连接；所述扭摆还包括所述多个调平螺母；所述载物台、待测物体以及多个调平螺母构成的整体作为悬丝下方连接的物体，所述多个调平螺母用于调节悬丝下方连接物体的等效质心，使其等效质心置于所述悬丝所在的直线上，以保证扭摆的平稳。4.根据权利要求1或2所述的测量物体磁特性的装置，其特征在于，所述载物台采用轻质材料加工，且所述轻质材...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹航，李贵琳，周泽兵，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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