一种交流磁导率量测装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术关于一种交流磁导率测量装置及其方法，该交流磁导率测量装置至少包括一交流磁导率线圈组、一信号撷取单元与一信号处理单元，利用该交流磁导率测量装置可量测待测物质在不同交流频率的磁场下产生的交流磁导率信号，并经信号处理单元得到交流磁导率强度及相位差及/或交流磁导率的实部值与虚部值的变化值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种交流磁导率测量装置及其方法，尤指一种用以量测交流磁导率强度和相位差及/或交流磁导率的实部值与虚部值变化值的交流磁导率测量装置和方法。
技术介绍
当一磁性物质在外加磁场下,物质中的磁偶极(magnetic dipole moment)方向，会因磁作用而倾向沿着外加磁场方向，当外加磁场为交流磁场且交流频率不太高时，例如微波频率下的低频区，其磁偶极的方向会随着交流磁场作来回周期性震荡，此时磁偶极的震荡频率与外加交流磁场频率一样，但在瞬间磁偶极方向并不一定与外加磁场方向相同，因此造成实际的磁场方向与预期磁场方向不符合的情形，此种周期性震荡相位差异即所谓的磁场相位差，而一个磁性物质在交流磁场中的交流磁导率，可以利用该磁性物质的磁导率强度与相位差来加以呈现表示。 已知的磁特性量测装置，例如美国公告专利6，683，452所揭露的一种利用磁通量密度侦测金属内部缺陷或金属形状的装置，该装置包含一磁场产生装置、一磁通量密度测量单元、一磁通量变化测量单元及一显示单元，该显示单元进一步包含具一对时部份(synchronic portion) >一信号放大装置(amplification portion) >一模拟信号转数字信号的信号转换部分(conversion portion)、一显像部分(display portion),经由分析来自磁场产生器与磁通量测量单元的信号，呈现实时磁通量密度变化的结果。但该测量磁通量的装置用于磁通量测量，无法经由该装置测量出交流磁导率与磁场相位差。又如美国公开专利20090102458所揭露的磁导率(magnetic permeability)测量装置，当磁性材料置于磁性环境下时会与该磁场产生交互作用，该装置虽能测量磁性材料产生的磁导率，但该装置并不能测量出磁场相位差、交流磁导率的实部与虚部值。而本专利技术的装置与美国公开专利20090102458所揭露的磁导率测量装置相比，除可测量待测物质的磁导率强度与相位差外，进一步计算出交流磁导率实部与虚部值，再进一步可测量待测物质的交流磁导率在不同频率下的变化关系。再如美国公告专利7，541，805 一种包括超导量子干涉组件的磁性特征测量系统，当待测样本被置于交流磁场时，超导量子干涉组件会侦测超导拾取线圈产生的磁通量变化，然后输出一个交流信号，该信号包括实部信号及虚部信号，若与参考电压的信号不一致时，该实部与虚部信号会不正确地分离，而得知该测量结果须经相位调整以减少误差，故虽然该测量系统的信号包括实部信号及虚部信号，但仅用于判断是否需要进一步进行相位调整，其目的在于减少其相位差，使测量结果较精确，该已知装置并未能测量磁导率强度与相位差在不同频率下的变化关系，且无法经由该装置得到交流磁导率实部与虚部的数值。再者美国公告专利7，541，805所使用含超导量子干涉组件的磁性特征测量系统，其造价昂贵，而且操作条件严苛，仅适用于精密仪器室，不适合没有精密仪器室的产业界或一般学界的初阶用途。而本专利技术的装置与美国公告专利7，541，805所揭露的超导量子干涉组件的磁性特征测量系统相比，除可测量待测物质的磁导率强度与相位差外，进一步计算出交流磁导率实部与虚部值，再进一步可测量待测物质的交流磁导率在不同频率下的变化关系。本专利技术利用一简单结构的交流磁导率线圈组，即可克服如前案美国公告专利6，683，452和美国公开专利20090102458的上述缺点(无法测量待测物质的磁导率强度与相位差、交流磁导率实部与虚部值，待测物质的交流磁导率在不同频率下的变化关系)。此夕卜，本专利技术亦同时克服如美国公告专利7，541，805等需造价昂贵，而且操作条件严苛，只适用于精密仪器室的缺点。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种交流磁导率测量装置，用以进行测量待测物质在交流磁场内的交流磁导率强度或相位差变化。本专利技术的另一目的在于提供一种含交流磁导率线圈组的交流磁导率测量装置，用以测量待测物质在交流磁场内交流磁导率强度或相位差。 本专利技术的另一目的在于提供一种交流磁导率测量装置，用以测量一待测物质在提供不同频率的交流磁场内的交流磁导率变化。本专利技术的另一目的在于提供一种交流磁导率测量装置，用以测量一待测物质在提供不同频率交流磁场内，其交流磁导率的实部与虚部的变化。本专利技术的另一目的在于提供一种测量待测物质的交流磁导率强度信号与相位信号的交流磁导率测量方法。本专利技术的又另一目的在于提供一种测量待测物质的交流磁导率的实部与虚部的变化的交流磁导率测量方法。本专利技术的另一目的在于提供一种测量待测物质在不同频率的交流磁场内的交流磁导率变化的交流磁导率测量方法。为达上述目的，本专利技术的实现技术如下一种交流磁导率测量装置，其包括一函数产生器，用以产生交流电信号；一交流磁导率线圈组，其至少包括一激发线圈，用以连接该函数产生器，并依该函数产生器的交流电信号变化，产生交流磁场；及一拾取线圈，用以拾取待测物因该激发线圈的交流磁场变化所感应的交流磁导信号;一信号撷取单元，用以撷取该拾取线圈所撷取的交流磁导信号；及一信号处理单元，用以处理来自该信号撷取单元的交流磁导率信号，并计算出交流磁导率强度与相位差，及/或交流磁导率的实部值与虚部值。上沭的函数产牛器,其可为仟意已知的函数产牛器,例如国内固纬电子实业股份有限公司(Good Will Instrument Co. , Ltd)生产的SFG-1000列函数产生器、美国StanfordResearch Systems, Inc.的产品 SRS DS335 等。上述的激发线圈，其可为任意适用的市售线圈，例如荷姆霍兹线圈；或自制的激发线圈如螺线管线圈等，该自制激发线圈时，可采用任意已知的适用材质制造，例如先以塑钢材料加工，外围再经铜线围绕，即成激发线圈。上述该交流磁导率线圈组的激发线圈和该函数产生器的连接方式可为电气连接，例如激发线圈连接于函数产生器，或函数产生器激发线圈连接于的激发线圈，用以使该激发线圈产生一交流磁场。上述的拾取线圈可为自制的拾取线圈，或任意已知的拾取线圈，以梯度式线圈或法拉第线圈为较佳。上述该拾取线圈相对于该该激发线圈位置，为任意可以顺利产生感应的相对位置，但以拾取线圈位于该该激发线圈中央为较佳，以同轴为更佳。上述该信号撷取单元可为任意已知的信号撷取单元，例如美商国家仪器股份有限公司(National Instruments)的产品 NI PCI-6221 上述该信号处理单元可为软件、韧体、或硬件式的信号处理单元，以软件或韧体为较佳。为强化时域信号和频谱信号的处理能力，以含快速傅立叶转换程序为更佳。 上述的交流磁导率测量装置，可进一步包括一信号放大电路，将拾取线圈的输出信号放大后，再被信号撷取单元撷取，以提升微小信号的撷取灵敏度，最后经信号处理单元将该交流磁导信号转换为频谱信号输出。该信号放大电路可为任意已知的信号放大电路，以可调整放大倍率的信号放大电路为较佳。又，该信号放大电路亦可直接和该信号撷取单元构成一单一的电路。上述交流磁导率测量装置的测量结果，可以储存于内存、储存装置，或直接显示于显示器上，因此该交流磁导率测量装置可进一步包括一显示单元，用以显示量测结果，及/或一储存单元，用以储存测量结果。当然，也可以将测量结果储存于外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流磁导率测量装置，其包括：一交流磁导率线圈组，其至少包括：一激发线圈，用以外接一函数产生器，并依该函数产生器的交流电信号变化，产生交流磁场；及一拾取线圈，用以拾取待测物因该激发线圈的交流磁场变化所感应的交流磁导信号；一信号撷取单元，用以撷取该拾取线圈所撷取的交流磁导信号；及一信号处理单元，用以处理来自该信号撷取单元的交流磁导率信号，并计算出交流磁导率强度与相位差，及/或交流磁导率的实部值与虚部值。

【技术特征摘要】
1.ー种交流磁导率測量装置，其包括 一交流磁导率线圈组，其至少包括 ー激发线圈，用以外接一函数产生器，并依该函数产生器的交流电信号变化，产生交流磁场；及 一拾取线圈，用以拾取待测物因该激发线圈的交流磁场变化所感应的交流磁导信号；一信号撷取单元，用以撷取该拾取线圈所撷取的交流磁导信号 '及一信号处理单元，用以处理来自该信号撷取单元的交流磁导率信号，并计算出交流磁导率强度与相位差，及/或交流磁导率的实部值与虚部值。2.如权利要求I项，该交流磁导率线圈组进ー步包括至少ー输入端ロ，用以外接函数产生器。3.如权利要求I所述的交流磁导率測量装置，该信号处里单元进ー步包括一快速傅立叶转换处理系统、快速傅立叶转换处理韧体或快速傅立叶处理软件，以转换来自该信号撷取单元的信号。4.如权利要求I所述的交流磁导率測量装置，其中该激发线圈为螺线管线圈或荷姆霍兹线圏。5.如权利要求I所述的交流磁导率測量装置，其中该拾取线圈为梯度式线圈或法拉第式线圈。6.如权利要求I所述的交流磁导率測量装置，该交流磁导率測量装置进ー步包括一信号放大电路，该信号放大电路串接于该交流磁导率线圈组与该信号截取单元之间。7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的交流磁导率測量装置，其中该交流磁导率装置再进ー步包括一耦合于交流磁导率线圈组的分压相抵电路。8.ー种交流磁导率測量装置，其包括 一函数产生器，用以产生交流电信号； 一交流磁导率线圈组，其至少包括 ー激发线圈，用以依该函数产生器的交流电信号变化，产生交流磁场 '及一拾取线圈，用以拾取待测物因该激发线圈的交流磁场变化所感应的交流磁导信号；一信号撷取单元，用以撷取该拾取线圈所撷取的交流磁导信号 '及一信号处理单元，用以处理来自该信号撷取单元的交流磁导率信号，并计算出交流磁导率强度与相位差，及/或交流磁导率的实部值与虚部值。9.如权利要求8所述的交...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨谢乐，
申请(专利权)人：磁量生技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：