一种测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置制造方法及图纸

技术编号:9666598 阅读:167 留言:0更新日期:2014-02-14 03:27
一种测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置,属于材料性能检测技术领域。改进原有电容传感器测量机构,利用电容传感器直接测量材料的整体磁致伸缩系数;螺线管提供的磁场无剩磁、均匀区大。被测样(3)随磁场变化发生长度变化改变电容传感器极板A(21)与电容传感器极板B(22)间距的变化,电容传感器(2)检测到极板间距变化进而得到被测样磁致伸缩系数。本发明专利技术具有以下优点:采用螺线管施加磁场,有效避免电磁铁磁场均匀性差、剩磁等问题;采用电容传感器测量磁致伸缩系数,可以完成被测样整体磁致伸缩系数的高精度测量;采用非磁性材料制作压力杆,避免了压力杆对磁场均匀性的影响;操作简单,便于操作员进行测量。

【技术实现步骤摘要】
一种测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置
本专利技术属于材料性能检测
,涉及一种测量整体磁致伸缩系数的方法及其>J-U ρ?α装直。
技术介绍
自20世纪80年代智能材料概念提出,该类材料物理机理、制备工艺及其在智能系统与结构中的应用等方面迅速成为研究热点。而在智能材料中占有重要地位的磁致伸缩材料是一类可以感知外界磁场的变化产生自身尺寸变化的材料。磁致伸缩材料性能优劣的表征由磁致伸缩系数λ说明,沿着长度为L的棒状磁致伸缩材料的轴向施加磁场H后,材料产生Λ L的伸长量,定义ΛΙν1=λ。目前,测量磁致伸缩系数的方法主要有电阻应变片法、电容法、电涡流法、光干涉法、光杠杆法等。现在广大科研院所及生产单位主要采用的是电阻应变片法,这种方法是利用磁致伸缩变形导致电阻应变片变形,而电阻应变片变形必然带来电阻变化,通过测量电阻变化就可以间接得到磁致伸缩系数。这种方法结构简单,使用方便,灵敏度高,测量速度快,可以实现多点测量和测试过程自动化,工艺比较成熟,便于选择和使用。但电阻应变片法也存在一定不足,主要表现在电阻应变片必须与样品很好的粘接在一起,而粘接剂的多少会影响测量结果;电阻应变片引线的焊接、长短会影响测量结果;电阻应变片主要测量局部应变,而实际使用主要是整体使用。电容法是测量磁致伸缩材料的长度变化引起的两电容极板间距的变化,将长度变化转化为电容变化,它具有灵敏度高、频率响应快、稳定性好、输出信号直接转换成电量、测量为非接触式、不产生测力变形、整体测量等特点。但电容法测量时需要保证极板平行,这对样品夹具有一定要求。电涡流法利用电涡流传感器在激磁电流频率和被测导体(磁致伸缩材`料)确定后,其振荡电路输出的大小只随端面与被测物的间隙变化而改变,通过测量输出的电信号就可计算出磁致伸缩系数。电涡流法的优势与电容法基本相同,但是因其更易受磁场变化的影响,一般只适合测静态磁致伸缩。光杠杆法利用磁致伸缩引起光斑位移变化,通过检测光斑位置得到磁致伸缩系数。这种方法结构虽然简单,但是样品的安装不方便,对环境要求比较严格。光干涉法也是一种非接触测量方式,利用一束激光的干涉可探测到最小为Inm的位移。但是这种方法样品安装及光路的调整很不方便,对操作者实验技能要求比较高。磁致伸缩测量设备除了选择合适的磁致伸缩系数检测设备外,还需要磁场提供设备。目前,提供磁场的主要方式有两种:电磁铁和螺线管。电磁铁在使用时,需要将测量样品放在两磁轭之间,样品长短将会影响两磁轭之间空隙长短。而空隙长短不同,磁场均匀性不同。长样品在测量时其表面磁场的不均匀将会影响测量结果。同时,长期使用后,电磁铁铁芯被反复磁化会有剩磁存在。螺线管构造简单,使用方便,通电后在螺线管内产生轴向磁场,并且强度与电流保持线性关系,可以在螺线管中心区域有很长的均匀区。但通电后存在发热量大的问题,在长时间使用过程中要注意散热。同时,也许还有电磁辐射的影响。
技术实现思路
本专利技术针对目前磁致伸缩测量方法中:应变片法无法测量整体磁致伸缩;其他方法虽然能测量整体磁致伸缩,但存在设备结构复杂,对操作员要求高等问题;电磁铁无法提供大的均匀磁场范围,存在剩磁现象等问题,提供一种测量整体磁致伸缩系数的方法及其>J-U ρ?α装直。一种测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置,具体测量步骤是:1.安装样品。被测样3放置在电容传感器极板Α21和电容传感器极板Β22中间。2.按需要调节压力施加及输送台5,由压力杆4被测样3施加应力。3.电容传感器2位置调整:前后调节电容传感器2在电容传感器极板Α21的位置,以保证测量过程中因被测样3引起的长度变化在电容传感器2测量范围内。4.用压力施加及输送台5沿输送导轨6将被测样3推入螺线管均匀区11中间位置。5.给螺线管线圈12供电,电容传感器2检测被测样3的磁致伸缩变化,完成磁致伸缩测量。采用螺线管I提供电磁场,所提供的电磁场强度由通入其中的电流强度I和线圈匝数η决定,结合被测样3的最大长度需要确定螺线管均匀区11,被测样3长度需要小于螺线管均匀区11长度。电磁场强度H的计算可参照公式:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置,其特征在于改进原有电容传感器测量机构,利用电容传感器直接测量材料的整体磁致伸缩系数;同时螺线管可以为测量实验提供的磁场无剩磁、均匀区大;具体测量步骤如下:1).安装样品:被测样(3)放置在电容传感器极板A(21)和电容传感器极板B(22)中间;2).按需要调节压力施加及输送台(5),由压力杆(4)被测样(3)施加应力;3).电容传感器(2)位置调整:前后调节电容传感器(2)在电容传感器极板A(21)的位置,以保证测量过程中因被测样(3)引起的长度变化在电容传感器(2)测量范围内;4).用压力施加及输送台(5)沿输送导轨(6)将被测样(3)推入螺线管均匀区(11)中间位置;5).给螺线管线圈(12)供电,电容传感器(2)检测被测样(3)的磁致伸缩变化,完成磁致伸缩测量。

【技术特征摘要】
1.一种测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置,其特征在于改进原有电容传感器测量机构,利用电容传感器直接测量材料的整体磁致伸缩系数;同时螺线管可以为测量实验提供的磁场无剩磁、均匀区大;具体测量步骤如下: 0.安装样品:被测样(3)放置在电容传感器极板A (21)和电容传感器极板B (22)中间; 2).按需要调节压力施加及输送台(5),由压力杆(4)被测样(3)施加应力; 3).电容传感器(2)位置调整:前后调节电容传感器(2)在电容传感器极板A(21)的位置,以保证测量过程中因被测样(3)引起的长度变化在电容传感器(2)测量范围内; 4).用压力施加及输送台(5)沿输送导轨(6)将被测样(3)推入螺线管均匀区(11)中间位置; 5).给螺线管线圈(12)供电,电容传感器(2)检测被测样(3)的磁致伸缩变化,完成磁致伸缩测量。2.根据权利要求1所述的测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置,其特征在于:压力杆(4)所采用的材料为非磁性材料,优选地一种材料为无磁不锈钢。3.根据权利要求2所述的测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置,其特征在于:压力杆(4)所采用的非磁性材料,为无磁不锈钢。4.根据权利要求1所述的测量整体磁致伸缩系数的方法及其装置,其特征在于:电容...

【专利技术属性】
技术研发人员:高学绪牟星包小倩李纪恒
申请(专利权)人:北京科技大学
类型:发明
国别省市:

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