[发明专利]一种测量磁致伸缩系数的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及新方法，特别是一种测量磁致伸缩系数的新方法，属于功能材料性能开发领域。

背景技术

磁致伸缩材料是重要的能量与信息转换功能材料。磁致伸缩材料在磁场作用下能发生可逆形变，主要在磁场方向发生形变，在交变磁场作用中发生反复伸张与缩短，从而产生振动或声波，这种材料可将电磁能（或电磁信息）转换成机械能或声能（或机械位移信息或声信息）。同样也可以将机械能（或机械位移与信息）转换成电磁能（或电磁信息），它是重要的能量与信息转换功能材料。并且在声纳的水声换能器技术、电声换能器技术、海洋探测与开发技术、微位移驱动、减振与防振、减噪与防噪系统、智能机翼、机器人、伺服控制、自动化技术、燃油喷射技术、阀门、泵、波动采油等高技术领域有广泛的应用前景。

在国内，近年来许多研究者利用超磁致伸缩材料设计制作了主动振动控制器，并对其进行了试验与分析，取得了较好的控制效果，有的达到了30dB的主动控制效果。目前这些研究仅限于微制造、机械、军事及航空等领域，所研制的控制器还只能控制小型结构或器械。

美国的一项研究表明，在机翼结构中使用磁致伸缩致动器，可使机翼阻力降低85％。相信在不久的将来我们用智能材料制成的飞机机翼，就可以像鱼尾巴一样行动自如，自行弯曲、自动改变形状，从而改进升力和阻力，使飞机飞得更高、更快。

磁致伸缩系数是磁致伸缩材料的特性参数。对磁致伸缩材料进行研究，最基础也是最关键的工作就是对静态磁致伸缩性能的测量，其是磁致伸缩材料非常重要的参数之一，与材料的组成、种类和外磁场的大小等因素有关。目前测量磁致伸缩系数的方法主要有迈克尔逊测量法、光杠杆和机械杠杆组合测量法等。迈克尔逊测量法中要注意测量样品和其两端夹件的粘接，虽然该系统灵敏度高，但它所需要的干涉仪是比较精密的光学仪器，比较“娇嫩”，也比较笨重，系统的调节步骤比较严格，对操作者的实验技能要求较高。光杠杆和机械杠杆组合测量法无需专门仪器，由于机械杠杆和光杠杆的复合联动，存在一定的系统误差，而且测量过程中望远镜的对焦不准，视差，仪器的晃动等都会引起读数误差，测量精度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量磁致伸缩系数的新方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：介绍一种新型的非平衡电桥电路测量结合检流计偏转值计算磁致伸缩系数的实验方法。以非平衡电桥为基础，将两个桥臂固定为等值电阻，剩余的两个桥臂一个用作初值测量，另一个作为实验测量。在测量处用双电阻，一个用来等值定标，一个用来连接测量的材料。给电路提供3—5V的电压，由连接的滑动电阻器控制电压大小，先测出材料上所贴应变片的阻值，再将与其处于同位置的电阻箱调节到应变片阻值，接着一直向一个方向调节电阻箱阻值，观察检流计示数的变化。定标结束后，取得定标斜率值，再下来将材料置入磁场中，不断变化磁场，记录每次检流计的示数变化，将其和上面的定标斜率一块代入以此实验电路特点推导出来的磁致伸缩系数公式中，最后将每个结果与对应的磁场对应起来，即可得到所需要的结果。由于非平衡电桥桥身本身具有可以检测微弱变化的性质，再加之桥上加入直流复射式检流计的精细变化，可以精准的测量到磁致伸缩系数的变化。

本发明的有益效果是：测量人员只需在检验定标之后直接置材料于磁场中，在相同的磁场间隔内从检流计上读出检流计偏转值α，将其代入本文给出的含有检流计偏转值参数的磁致伸缩系数计算公式即可求得实验结果，克服了以前非平衡电桥操作计算复杂的缺陷，具有测量步骤简洁快速，操作方便，测量精度高，所用精密仪器少的优点，另外，该电桥装置构成可以消除因温度、磁阻效应而产生的漂移等现象的影响，具有温度补偿作用。

附图说明

图1为磁致伸缩缩系数测量实验电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体结构作进一步说明。

图1中，1—开关K₃，2—定值电阻R₁，3—直流复射式检流计，4—开关K₂，5—定值电阻R₄，6—恒压电源，7—电阻箱R₂，8—磁致伸缩材料材料（贴有应变片），9—电阻箱R₃，10—滑线变阻器，11—开关K₁，12—导线。