磁热效应测量系统及方法技术方案

本发明专利技术属于磁热领域，具体为磁热效应测量系统及方法，能够测得磁性材料在多种磁场变化量下的温度变化值。该系统包括：温度装置，采集装置和依次嵌套的多个管状的永磁体；多个所述永磁体，均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；多个所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；多个所述永磁体能够相对转动，用于为所述样品测试空间提供可变化的磁场；所述温度装置，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；所述采集装置，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁热领域，尤其涉及。
技术介绍
磁制冷是以磁性材料为工作物质的制冷技术，是由磁性材料自身的磁热效应来实现制冷的。磁热效应是磁性材料的一种固有特性，具体是绝热过程中磁性材料的温度随周围磁场强度的改变而变化的现象；进而，一般用绝热温变(即绝热过程中样品的温度变化值)来表征磁性材料的磁热效应，绝热温变可以直观地反映出磁性材料的制冷能力。由于磁制冷技术较节约能源，而且较为环保，因此有望取代传统的气体压缩式制冷技术，而成为一种绿色新型制冷技术。磁制冷技术在应用过程中，需要考虑到磁性材料的磁热效应，以此衡量磁性材料的制冷能力；因此需要测量出磁性材料的磁热效应，也就是测量出磁性材料的绝热温变。传统的磁热效应测量系统，主要包括:样品测试杆，半闭合形的永磁体，移动组件；其中，样品测试杆用于放置样品，样品测试杆放置在永磁体的半闭合空间内，半闭合形的永磁体的磁化方向固定，能够为样品提供固定不变的磁场环境；同时，样品测试杆和永磁体均位于恒温组件中，由恒温组件为样品提供温度环境；移动组件与样品测试杆连接，可驱动样品测试杆抽离永磁体的磁场环境或者进入该磁场环境，进而测得在某一环境温度下，当样品抽离磁场或进入磁场的状态下，样品的温度变化值。然而，上述测量系统中，半闭合形的永磁体提供的磁场强度是固定不变的，从而在测量过程中，只能通过驱动样品进入磁场环境或抽离磁场环境，以实现样品所在空间的磁场变化，进而只能测得单一磁场变化量下样品的温度变化值；从而在分析样品的磁制冷能力时，也只能根据单一磁场变化量下样品的温度变化值来分析，准确性较低。
技术实现思路
本专利技术提出了，能够测得多种磁场变化量下样品的温度变化值。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的:磁热效应测量系统，包括:温度装置，采集装置和依次嵌套的多个管状的永磁体；多个所述永磁体，均由多个小磁体环状拼接而成,且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；多个所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；多个所述永磁体能够相对转动，用于为所述样品测试空间提供可变化的磁场；所述温度装置，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；所述采集装置，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。进一步地，每个所述永磁体中，所述多个小磁体的磁化方向沿圆周方向排列成海尔贝克Hallbach 阵列。进一步地，所述依次嵌套的多个管状的永磁体为内外嵌套的两个所述永磁体；并且位于外部的所述永磁体为可以旋转的永磁体。进一步地，所述依次嵌套的多个管状的永磁体为内中外嵌套的三个所述永磁体；并且位于中部的所述永磁体为可以旋转的永磁体。进一步地，进一步包括相互连接的磁场控制组件和伺服电机；所述磁场控制组件，用于确定当前磁场强度，并将该当前磁场强度发送至所述伺服电机；所述伺服电机，用于根据所述当前磁场强度带动所述可以旋转的永磁体转动。进一步地，还包括:输入组件和角度确定组件；输入组件，用于接收用户输入的所述当前磁场强度；角度确定组件，用于根据所述当前磁场强度、以及所述样品测试空间内的磁场强度与位于外部的所述永磁体的旋转角度的对应关系，确定所述可以旋转的永磁体的当前旋转角度；所述磁场控制组件，用于将所述当前旋转角度发送至所述伺服电机；所述伺服电机，用于驱动所述可以旋转的永磁体转动所述当前旋转角度。进一步地，进一步包括:零磁场位置组件，用于预先确定所述空间内的磁场为零时，所述可以旋转的永磁体的零磁场位置；所述磁场控制组件，进一步用于在所述可以旋转的永磁体转动了所述当前旋转角度后，向所述伺服电机发送所述零磁场位置的信息；所述伺服电机，进一步用于驱动所述可以旋转的永磁体旋转到所述零磁场位置。进一步地，所述温度装置包括相互连接的半导体冷阱和导热管；所述导热管设置于所述样品测试空间内；所述半导体冷阱设置在所述样品测试空间的一端；所述半导体冷阱，用于将冷阱的温度调整到所述当前环境温度，并将该当前环境温度传递给所述导热管。进一步地，该系统进一步包括:性能确定组件，用于根据所述当前环境温度、以及每一种磁场变化量下测得的样品的温度变化值，绘制出在所述当前环境温度下，以所述温度变化值和磁场变化量为参数的磁热效应曲线；并根据绘制出的曲线确定所述样品的磁制冷能力；和/ 或，样品盒，所述样品盒设有覆盖所述导热管的开口端的一端，还设有放置样品的腔体；所述腔体上设有开口 ；所述开口处设有盖子；和/ 或，所述采集装置为PtlOOO温度传感器，且该温度传感器粘贴在所述样品上。磁热效应测量方法，包括:依次嵌套的多个管状永磁体围绕成样品测试空间；多个所述永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；通过多个所述管状永磁体相对转动为所述样品测试空间提供可变化的磁场；为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。与现有技术相比，本专利技术提供的，由依次嵌套的多个管状永磁体围绕形成样品测试空间；其中，多个所述永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化，并且多个所述管状永磁体能够相对转动，从而当发生相对转动时，会使多个永磁体的相对位置发生变化时，进而使小磁体间的磁场叠加或抵消，进而使得所述样品测试空间的磁场强度发生变化，从而为样品测试空间提供不同的磁场强度，当样品放置在上述空间中时，该变化的磁场为样品提供磁热效应的磁场测量环境；还设有温度装置为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；最后采集装置在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。也就是说，在调节到某一当前环境温度后，控制上述空间内的磁场发生变化，而且每次磁场变化都可以不同，并针对每一次磁场变化均测得样品的温度变化值；由此可知，本专利技术提供的，能够测得多种磁场变化量下样品的温度变化值。此外，本专利技术提供的技术方案还可以达到下列技术效果:( I)设置多个永磁体，磁场叠加或抵消时排列组合较多，使得空间内的磁场强度的最大值更大，最小值更小，因而测量的磁场范围更宽。(2)Halbach阵列类型的永磁体是一种新型永磁体排列方式，它将不同磁化方向的磁体按照一定的顺序排列，很容易得到在空间较理想分布的磁场，因而三个这种类型的永磁体组成可变永磁系统时，空间的磁场强度随永磁体的相对位置变化而呈规律性变化，因而降低了空间场强的控制难度，此外Halbach阵列类型的永磁体得到的磁场可以集中在磁体的中心位置，获得的场强大。(3)半导体冷阱是一种高精密度的制冷和制热仪器，其所用的制冷介质-半导体具有负的电阻温度系数，因而具有较宽的变温范围，目前可以达到-50-80°C，因而测量磁热效应的范围更广。(4) PtlOOO温度传感器测温精度高，可以减小测量误差。(5)设置样品盒，可以避免样品和环境进行热交换导致的测量误差，此外，样品盒的一端覆盖导热管的开口端后，可以避免测试环境与外部环境进行热交换，导致测试环境中的实际温度与所需温度不符，从而影响测试数据的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁热效应测量系统，其特征在于，包括：温度装置，采集装置和依次嵌套的多个管状的永磁体；多个所述永磁体，均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；多个所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；多个所述永磁体能够相对转动，用于为所述样品测试空间提供可变化的磁场；所述温度装置，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；所述采集装置，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。

【技术特征摘要】
1.磁热效应测量系统，其特征在于，包括:温度装置，采集装置和依次嵌套的多个管状的永磁体； 多个所述永磁体，均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；多个所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；多个所述永磁体能够相对转动，用于为所述样品测试空间提供可变化的磁场； 所述温度装置，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度； 所述采集装置，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。2.如权利要求1所述的磁热效应测量系统，其特征在于， 每个所述永磁体中，所述多个小磁体的磁化方向沿圆周方向排列成海尔贝克Hallbach阵列。3.如权利要求2所述的磁热效应测量系统，其特征在于，所述依次嵌套的多个管状的永磁体为内外嵌套的两个所述永磁体；并且位于外部的所述永磁体为可以旋转的永磁体。4.如权利要求2所述的磁热效应测量系统，其特征在于，所述依次嵌套的多个管状的永磁体为内中外嵌套的三个所述永磁体；并且位于中部的所述永磁体为可以旋转的永磁体。5.如权利要求3或4所述的磁热效应测量系统，其特征在于，进一步包括相互连接的磁场控制组件和伺服电机； 所述磁场控制组件， 用于确定当前磁场强度，并将该当前磁场强度发送至所述伺服电机； 所述伺服电机，用于根据所述当前磁场强度带动所述可以旋转的永磁体转动。6.如权利要求5所述的磁热效应测量系统，其特征在于，还包括:输入组件和角度确定组件； 输入组件，用于接收用户输入的所述当前磁场强度； 角度确定组件，用于根据所述当前磁场强度、以及所述样品测试空间内的磁场强度与位于外部的所述永磁体的旋转角度的对应关系，确定所述可以旋转的永磁体的当前旋转角度； 所述磁场控制组件，用于将所述当前旋转角度发送至所述伺服电机； 所述伺服电...

【专利技术属性】
技术研发人员：金培育，黄焦宏，杨占峰，琚建勇，许涛，马志鸿，闫宏伟，刘翠兰，程娟，邓沅，张涛，张英德，李兆杰，
申请(专利权)人：包头稀土研究院，
类型：发明
国别省市：