[发明专利]一种测量磁致伸缩效应的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量磁致伸缩效应的装置及方法，包括压电试验台、试验样品、振动单元、压电执行器、信号发生器、控制器、信号采集电路、磁场发生装置和显示器，试验样品放置在压电试验台上，振动单元位于试验样品的上方，振动单元与信号发生器连接，压电执行器与振动单元连接，控制器分别与压电执行器、信号发生器和压电试验台连接，信号采集电路与振动单元连接，信号采集电路用于采集振动单元的振幅或相位信息，信号采集电路与控制器连接，磁场发生装置用于产生磁场使试验样品发生磁致伸缩，显示器与控制器连接；本发明对样品要求低，可测量包括薄膜和范德瓦尔斯二维材料以及各种刚性不够强的样品，不需要样品具有平整的表面，测量精度高。

技术领域

本发明涉及磁致伸缩测量技术领域，尤其涉及一种测量磁致伸缩效应的装置及方法。

背景技术

磁致伸缩效应测量是凝聚态物理研究中一种重要的实验方法；当前进行磁致伸缩测量主要运用电容法，应变片法，布拉格光栅法等，但这些方法都要求样品必须具有足够的刚性，无法测量很薄的样品或者比较柔软的样品；而当前凝聚态物理研究的重点材料如范德瓦尔斯二维材料和一些薄膜样品等都不能用这些方法来进行测量。

例如，申请号为CN201110118500.1，申请日为2011年05月09日的中国专利申请公开了磁流变脂磁致伸缩效应的光杠杆测量方法及其测量装置，包括：磁流变脂磁致伸缩微位移驱动器和基于磁流变脂磁致伸缩应变量的光杠杆微位移测量装置两部分；所述的磁流变脂磁致伸缩微位移驱动器由密封螺丝、封装缸体、磁流变脂、线圈、活塞、伸缩杆六部分构成；所述的磁流变脂磁致伸缩微位移驱动器内部充满磁流变脂；所述的磁流变脂磁致伸缩应变量的光杠杆测量装置由激光发射系统、平面镜M1、平面镜M2、透镜组放大单元、微位移传感器（PSD）、信号处理系统六部分构成。该申请利用光杠杆微位移进行磁流变脂磁致伸缩效应的测量，但是该申请只能对磁流变脂材料进行磁致伸缩效应的测量，且利用微位移传感器进行测量具有较大的误差，无法对当前凝聚态物理研究的重点材料如范德瓦尔斯二维材料和一些薄膜样品进行磁致伸缩效应的测量。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中无法对当前凝聚态物理研究的重点材料如范德瓦尔斯二维材料和一些薄膜样品进行磁致伸缩效应测量的问题；提供一种测量磁致伸缩效应的装置及方法，对样品要求低，测量精度高。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种测量磁致伸缩效应的装置，包括压电试验台、试验样品、振动单元、压电执行器、信号发生器、控制器、信号采集电路、磁场发生装置和显示器，所述试验样品放置在压电试验台上，所述振动单元位于试验样品的上方，所述振动单元与信号发生器连接，所述压电执行器与振动单元连接，所述控制器分别与压电执行器、信号发生器和压电试验台连接，所述信号采集电路与振动单元连接，所述信号采集电路用于采集振动单元的振幅或相位信息，所述信号采集电路与控制器连接，所述磁场发生装置用于产生磁场使试验样品发生磁致伸缩，所述显示器与控制器连接。利用信号发生器给振动单元一个交流信号使振动单元进行振动，通过信号采集电路对振动单元输出的信号振动幅度和相位进行采集，将试验样品与振动单元进行接近，振动单元输出信号的振幅或相位会发生改变，通过控制器给压电执行器一个电压信号，使压电执行器处于半伸长状态，设置一个振动单元与试验样品相对稳定的振幅，通过调节输送给压电执行器的电压大小，使振动单元输出信号的振幅或相位锁定在一个固定位置，施加磁场，试验样品发生磁致伸缩，则控制器输送给压电执行器的电压大小相应发生改变，根据电压大小与伸缩比例对应关系可以得到磁致伸缩的大小，可以用来进行包括薄膜和范德瓦尔斯二维材料在内的各种材料的磁致伸缩效应测量，对样品要求低，测量精度高。