一种薄板原位磁特性测试方法技术

本发明专利技术公开一种薄板原位磁特性测试方法，包括：调整测试装置的高度与角度，使得测试装置靠近磁屏蔽体待测位置；将带有激励线圈的辅助磁轭，贴紧测试表面，并锁紧真空吸盘；启动数据采集程序，磁场强度线圈和磁感应强度探针在电动推杆的作用下，靠近磁屏蔽体测试表面，同时磁轭上的激励线圈通电；用数据传输软件及硬件在上位机上获取测试图线和测试数据；测试完成后，将真空吸盘锁扣打开，撤离测试装置。本发明专利技术可以实现磁屏蔽体材料原位测量，无需拆卸，便于磁屏蔽体性能监测和维护，同时操作便捷，适用性广。适用性广。适用性广。

【技术实现步骤摘要】
一种薄板原位磁特性测试方法


[0001]本专利技术涉及软磁材料测试领域，特别涉及一种薄板原位磁特性测试方法。

技术介绍

[0002]利用软磁材料的高导磁特性，通过分流作用可将环境中大部分直流及低频磁场锁入软磁材料内部，因此在用软磁材料建立封闭磁屏蔽体结构后，可在封闭结构内部得到高性能近零磁空间，而构建的近零磁空间可作为超高灵敏测量、深空深地探测、基础物理学研究等的基础条件，因此软磁材料在磁屏蔽领域具有重要的作用。软磁材料的磁导率、矫顽力、饱和磁感应强度等磁特性将直接决定其磁屏蔽性能，因此如何准确、快速、全面的测试和评判软磁材料的磁特性具有重要的意义。
[0003]一般在软磁材料的磁特性测试方法常采用特制标准试环，在试环上均匀密绕激励线圈与测试感应线圈，利用电磁感应得到磁场强度H及对应的磁感应强度B，通过正反向的激励即得材料完整磁滞回线，由此可以计算出材料的磁特性。该种测试方法的缺陷在于：1)需要特制标准试环，无法直接反应实际安装用的薄板材料性能；2)每次测试需要绕线，测试效率低，且引入人为应力误差。目前对于软磁材料磁特性测试方法的研究进展中，Gmyrek等人利用高导磁材料做成磁轭，与测试样件组合，延伸成闭合回路(Gmyrek Z.Single Sheet Tester With Variable Dimensions[J].IEEE Transactions on Instrumentation&Measurement,2016,65(7):1661
‑
1668)。从而能够通过在建设屏蔽体用的平板样件上安装感应线圈，直接得到平板样件磁性能(无需单独特制试环)。但该改进后的测试方法仍然存在一定的缺陷：1)改进后的测试方法仍需缠绕磁感应线圈，无法解决测试效率低下与人为误差的引入的问题；2)只能针对平板上整体平均磁性能进行测试，不能得到局部区域的磁性能，无法定位缺陷；3)无法对安装完后的屏蔽体进行原位测量，即无法评估搭建完成后的材料磁性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术方法的不足，本专利技术提出一种薄板原位磁特性测试方法，实现屏蔽体在搭建完成后的材料磁性能，并可通过施加二维磁场的大小改变磁场激励方向，从而实现薄板样件完整磁特性测量，同时通过测试结构的微调，可以实现不同屏蔽结构的测试(如平板、弧面板等)，本专利技术提到的测试方法简单，操作便捷，适用性较强。
[0005]本专利技术的目的通过如下的技术方案来实现：
[0006]一种薄板原位磁特性测试方法，包括如下步骤：
[0007]步骤(1)通过移动底座、升降支撑架、旋转支撑座调整测试装置高度与角度，使得测试装置靠近待测磁的薄板样件；
[0008]步骤(2)将辅助的磁轭贴近薄板样件，锁紧真空吸盘及移动底座、升降支撑架、旋转支撑座；
[0009]步骤(3)启动数据采集流程，测量组件自动靠近薄板样件；
[0010]步骤(4)选择测试模式，激励线圈按照设置的测试模式加载电流；
[0011]步骤(5)根据测试需求选择目标测点，通过测量组件进行数据获取，利用数据传输软件及硬件在上位机上获取测试图线和测试数据；
[0012]步骤(6)根据测试需求重复步骤(1)～(5)采集薄板样件不同测试位置数据；
[0013]步骤(7)完成测试，撤离测试装置。
[0014]进一步地，所述步骤(1)包括：利用移动底座将测试装置移动到待测位置，通过调节与移动底座固定连接的升降支撑架的高度、以及调整与升降支撑架铰接的旋转支撑座的角度，调节测试装置的测量姿态，使得磁轭正对并靠近薄板样件。
[0015]进一步地，所述步骤(2)包括：当磁轭贴近薄板样件后，利用与磁轭以及旋转支撑座固定连接的真空吸盘将测试装置与薄板样件吸合固定，同时锁紧移动底座、升降支撑架和旋转支撑座的活动关节，保证测试过程中测试装置与薄板样件相对位置保持固定；在测试装置位置锁定后，磁轭与薄板样件形成闭合回路。
[0016]进一步地，所述步骤(3)中，所述数据采集流包括：首先通过无磁电推杆推动测量组件靠近薄板样件，无磁电推杆一端与旋转支撑座固定连接，另一端与测量组件采用螺栓连接；当测量组件在无磁电推杆的推动下到达测试位置后，通过缠绕在磁轭上的激励线圈施加励磁流，在薄板样件形成的闭环回路中形成可控的磁通密度，通过调节激励线圈的电流大小，在薄板样件中形成不同幅值的磁场强度和磁感应强度，由此得到薄板样件完整的磁滞特性。
[0017]进一步地，所述步骤(4)中，所述测试模式包括直流模式或交流模式，其中直流模式用于获取薄板样件的幅值在200kA以内的直流磁特性，交流模式用于获取薄板样件频率范围在20Hz～20kHz频率范围内的交流磁特性；激励电流输入为不同幅值的脉冲波形，或使用连续增大或减小的波形；在交流模式中，通过调整激励线圈的激励电流的频率获得薄板样件的不同磁滞特性；激励线圈的匝数为200～300匝。
[0018]进一步地，所述步骤(5)中，薄板样件的目标测点选取方法为：薄板样件的尺寸为400mm
×
400mm，测量组件的最小测试区域为50mm
×
50mm，因此在薄板样件上的测点间距为50mm以上；同时，考虑薄板样件内的磁激励均匀区，测试点选择距离边缘50mm以上，因此对于400mm
×
400mm的薄板样件，最多的测点布置为6
×
6＝36个。
[0019]进一步地，所述步骤(5)中的测量组件由测量底座，磁感应强度探针，磁场强度线圈组成；磁感应强度探针、磁场强度线圈与测量底座固定连接，在无磁电推杆的驱动下，靠近薄板样件进行磁信号获取；在无磁电推杆的驱动下，磁感应强度探针针头与薄板样件触碰收缩，形成电导通路，由此得到触碰点位间的电势差，进一步计算出测试点位间的磁感应强度。
[0020]进一步地，所述磁场强度线圈包括相互叠装的两层，每层由两组相互垂直的第一线圈和第二线圈绕制，分别获取薄板样件在两个垂直方向的磁场强度；
[0021]根据电磁感应，计算出靠近薄板样件的磁场强度线圈磁场强度H1如下：
[0022][0023]其中：μ0——真空磁导率；N
H1
——磁场强度线圈绕线匝数；S
H1
——磁场强度线圈垂
直磁通密度的截面积；U1——磁场强度线圈内部感应电动势；
[0024]根据另一层远离磁场强度线圈测试得到磁场强度H2，根据磁场强度的线性关系得到修正以后的薄板样件内部磁场强度H0如下：
[0025][0026]其中：H1——靠近测试样的磁场强度线圈测试的磁场强度；L1——靠近测试样的磁场强度线圈与薄板样件的距离；H2——远离薄板样件的磁场强度线圈测试的磁场强度；L2——远离薄板样件的磁场强度线圈与薄板样件的距离。
[0027]进一步地，根据电磁感应原理，磁感应强度的计算公式为：
[0028][0029]其中：S
B
——磁感应强度探针测试位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄板原位磁特性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)通过移动底座、升降支撑架、旋转支撑座调整测试装置高度与角度，使得测试装置靠近待测磁的薄板样件；步骤(2)将辅助的磁轭贴近薄板样件，锁紧真空吸盘及移动底座、升降支撑架、旋转支撑座；步骤(3)启动数据采集流程，测量组件自动靠近薄板样件；步骤(4)选择测试模式，激励线圈按照设置的测试模式加载电流；步骤(5)根据测试需求选择目标测点，通过测量组件进行数据获取，利用数据传输软件及硬件在上位机上获取测试图线和测试数据；步骤(6)根据测试需求重复步骤(1)～(5)采集薄板样件不同测试位置数据；步骤(7)完成测试，撤离测试装置。2.根据权利要求1所述的一种薄板原位磁特性测试方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：利用移动底座将测试装置移动到待测位置，通过调节与移动底座固定连接的升降支撑架的高度、以及调整与升降支撑架铰接的旋转支撑座的角度，调节测试装置的测量姿态，使得磁轭正对并靠近薄板样件。3.根据权利要求2所述的一种薄板原位磁特性测试方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：当磁轭贴近薄板样件后，利用与磁轭以及旋转支撑座固定连接的真空吸盘将测试装置与薄板样件吸合固定，同时锁紧移动底座、升降支撑架和旋转支撑座的活动关节，保证测试过程中测试装置与薄板样件相对位置保持固定；在测试装置位置锁定后，磁轭与薄板样件形成闭合回路。4.根据权利要求3所述的一种薄板原位磁特性测试方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述数据采集流包括：首先通过无磁电推杆推动测量组件靠近薄板样件，无磁电推杆一端与旋转支撑座固定连接，另一端与测量组件采用螺栓连接；当测量组件在无磁电推杆的推动下到达测试位置后，通过缠绕在磁轭上的激励线圈施加励磁流，在薄板样件形成的闭环回路中形成可控的磁通密度，通过调节激励线圈的电流大小，在薄板样件中形成不同幅值的磁场强度和磁感应强度，由此得到薄板样件完整的磁滞特性。5.根据权利要求4所述的一种薄板原位磁特性测试方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述测试模式包括直流模式或交流模式，其中直流模式用于获取薄板样件的幅值在200kA以内的直流磁特性，交流模式用于获取薄板样件频率范围在20Hz～20kHz频率范围内的交流磁特性；激励电流输入为不同幅值的脉冲波形，或使用连续增大或减小的波形；在交流模式中，通过调...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙津济，周伟勇，徐学平，韩邦成，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：