[发明专利]一种磁致伸缩材料磁特性测试仪

说明书

技术领域

本发明属于磁致伸缩材料磁特性测试领域，特别涉及一种以铁基磁致伸缩材料为主要对象的磁特性测试仪器。

背景技术

磁致伸缩材料是一种新型的功能材料。该材料在磁场和应力的作用下会发生长度和磁感应强度（或者磁化强度）的变化，可广泛应用在致动器、传感器、精密测量与控制、能量转换等领域。磁致伸缩材料主要有磁致伸缩和逆磁致伸缩两种效应。磁致伸缩效应指材料在磁场作用下发生磁致伸缩和磁化强度的变化，逆磁致伸缩效应指材料在应力作用下发生磁致伸缩和磁化强度的变化。磁致伸缩材料的应用大都基于这两种效应展开，因此，测量磁致伸缩材料的磁致伸缩特性是目前磁致伸缩材料与器件领域研究的热门。

常见的磁致伸缩材料有Terfenol-D、Fe-Ga合金（Galfenol）等。稀土磁致伸缩材料Terfenol-D在室温下磁场为80kA/m时，饱和磁致伸缩可达1200×10^-6～2000×10^-6，即Terfenol-D的饱和磁场约为80kA/m。2001年由A.E.Clark等人发现的Fe-Ga合金在磁场为10kA/m时饱和磁致伸缩约为250×10^-6，其饱和磁场相对较低。Fe-Ga合金等低饱和磁场的材料磁特性测试方法与Terfenol-D的磁特性测试方法类似。河北工业大学与中国科学院物理研究所共同研制的多参数磁测量系统能够完成对材料静态磁致伸缩、应变系数、增量磁导率、频率阻抗特性的测量。但是对于诸如Fe-Ga、Fe-Ni、Fe-Co等具有低饱和磁场的材料，压力变化时逆磁致伸缩效应和动态激励条件下的磁特性测试，多参数磁测量系统则无法实现测量。因此对于具有低饱和磁场的磁致伸缩材料，目前尚无能够完成其逆磁致伸缩效应和动态激励条件下的磁特性测试仪的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有低饱和磁场的磁致伸缩材料磁特性测试仪的不足，通过粘有应变片的磁致伸缩材料、主测量部件和应力施加装置的应用，设计一种即能进行正磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应特性测试，又能进行动态激励条件下的磁特性测试，结构简单，灵敏度高的磁致伸缩材料磁特性测试仪。

本发明采用的技术方案是：

一种磁致伸缩材料磁特性测试仪，该测试仪包括主测量部件、标准力传感器、应力施加装置、永磁体；

其中，应力施加装置由顶盖、油缸、油池底座和手轮组成；油池底座的形状呈“]”结构，其中下端比上端长；油池底座的下端上面固定着油缸，油缸上面固定着顶盖；手轮通过螺纹穿过油池底座的上端，与永磁体紧密相连；

永磁体、主测量部件、标准力传感器同轴置于应力施加装置的中间；其中，应力施加装置的顶盖上放置标准力传感器，标准力传感器上放置主测量部件，主测量部件上放置永磁体，转动手轮使永磁体、主测量部件、标准力传感器紧密同轴连接；

所述的主测量部件由上、下两个回路模块、上、下两个极头、左右两个激励线圈和一根待测的磁致伸缩材料组成；主测量部件的总体结构呈左右对称；下回路模块呈“”结构，上回路模块呈“”型结构，下回路模块和上回路模块的大小相同，方向相反，形成一个“口”型结构，二者的水平板中间各有一个孔洞，位置对应；“口”型结构的两个竖边的前侧和后侧，各有一条长度大于竖边的铝板，螺栓穿过铝板上下端的通孔，将铝板两两固定，铝板将“口”型结构夹紧，使下回路模块和上回路模块成为一体；“口”型结构的两侧的竖边和铝板各套有1个线圈，2个线圈并联；下极头穿过下回路模块水平板中间的孔洞，上极头穿过上回路模块水平板中间的孔洞，上极头和下极头将中间的磁致伸缩材料夹紧同轴固定；上极头与永磁体相连，下极头与标准力传感器相连。

所述的主测量部件中上回路模块和下回路模块采用40片硅钢片，每片厚度为0.5mm；上回路模块和下回路模块的水平板中间各有一个直径为15mm的孔洞。

所述的永磁体为牌号是N35的钕铁硼永磁，直径为20mm，高度为4mm，能产生2.1kA/m的偏置磁场。

所述的应力施加装置具体为粉末油压压片机。