[发明专利]适用于分析局部残余应力影响的分布式磁测量装置及方法

权利要求书

1.一种适用于分析局部残余应力影响的分布式磁测量装置，其特征在于，该装置包括底板、三轴精密位移台、多节式连接杆、滑轨块、B探针组件、双层H传感线圈组件、八向样品固定台和激励；

所述底板上固定有三轴精密位移台和八向样品固定台的底座；多节式连接杆的一个端部与三轴精密位移台的输出端固定连接，多节式连接杆的其余末端分别与各自的滑轨块固定连接；每个滑轨块的滑轨中滑动连接有一个双层H传感线圈组件和两个B探针组件；双层H传感线圈组件位于两个B探针组件之间；八向样品固定台用于固定待测样品；激励用于形成磁场对待测样品激磁；

所述B探针组件包括第一PCB板、可伸缩式B探针和B探针滑块；B探针滑块上设置有与B探针滑块的形状适配的第一PCB板；第一PCB板上设置有可伸缩式B探针及其引线；B探针滑块滑动安装于滑轨块的滑轨中，实现可伸缩式B探针在滑轨块内的滑动；

所述双层H传感线圈组件包括第二PCB板、H传感线圈、不导磁棒、活动杆和双层H传感线圈滑块；两个与双层H传感线圈滑块的始端形状适配的第二PCB板通过不导磁棒连接为整体，形成双层PCB板；每层第二PCB板上均安装有两个对称设置的H传感线圈；两层第二PCB板上的H传感线圈的位置对应；双层H传感线圈滑块的始端开有至少两个圆形通孔，末端滑动安装于滑轨块的滑轨中；至少两个活动杆分别穿过各自的圆形通孔，与圆形通孔间隙配合，能够在圆形通孔中自由滑动，末端与双层PCB板固定连接；

第二PCB板和双层H传感线圈滑块的始端的形状均为工字型，且双层H传感线圈滑块的高度大于B探针滑块，使得B探针滑块能够滑到滑轨块和双层H传感线圈滑块之间，此时可伸缩式B探针位于双层H传感线圈组件的工字型的凹陷处；

两个H传感线圈对称设置于工字型第二PCB板的两个横边上，位于竖边两端的正外侧。

2.根据权利要求1所述的适用于分析局部残余应力影响的分布式磁测量装置，其特征在于，所述三轴精密位移台包括第一底座、竖直支撑臂、X方向精密位移轴、Y方向精密位移轴、Z方向精密位移轴、X方向精密位移轴调节旋钮、Y方向精密位移轴调节旋钮和Z方向精密位移轴调节旋钮；所述X方向精密位移轴固定于第一底座的中心线位置，竖直支撑臂滑动安装于X方向精密位移轴上，调节X方向精密位移轴调节旋钮带动竖直支撑臂沿X方向滑动；Z方向精密位移轴固定于竖直支撑臂的侧面，Y方向精密位移轴滑动安装于Z方向精密位移轴上，调节Z方向精密位移轴调节旋钮带动Y方向精密位移轴沿Z方向滑动；多节式连接杆的第二类连接块固定于Y方向精密位移轴上，调节Y方向精密位移轴调节旋钮带动多节式连接杆沿Y方向滑动。

3.根据权利要求1所述的适用于分析局部残余应力影响的分布式磁测量装置，其特征在于，所述多节式连接杆由第二类连接块和第一类连接块拼接而成，第二类连接块位于多节式连接杆的端部，其余为第一类连接块；第二类连接块分别与三轴精密位移台的输出端和滑轨块固定连接。

4.根据权利要求3所述的适用于分析局部残余应力影响的分布式磁测量装置，其特征在于，第一类连接块的一组相邻两个侧面均设置有凸起，另外一组相邻两个侧面均设置有凹槽；第二类连接块的一个侧面设置有凸起或凹槽，其相对的侧面为一个平板；平板分别与三轴精密位移台的输出端和滑轨块固定连接；所有凹槽的尺寸相同，所有凸起的尺寸相同，凹槽和凸起适配，凹槽和凸起上均开有用于固定的螺纹孔；相邻连接块的凸起和凹槽拼接配合并通过连接块固定螺丝固定。

5.根据权利要求1所述的适用于分析局部残余应力影响的分布式磁测量装置，其特征在于，所述八向样品固定台包括第二底座、绝缘挡板、挡板调节螺栓、凹槽轨道和调节螺母；所述第二底座为正八边形，其上均匀开有八条凹槽轨道；每条凹槽轨道的始端均固定有一个调节螺母，末端均指向正八边形的中心；每条凹槽轨道内分别滑动设置有一个挡板调节螺栓和一个绝缘挡板，绝缘挡板与挡板调节螺栓的末端接触；挡板调节螺栓与调节螺母螺纹连接。

6.一种适用于分析局部残余应力影响的分布式磁测量方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-5任一所述装置，包括以下步骤：

(1)安装待测样品并连接实验电路：将施加激磁的待测样品去除绝缘层后，放置在八向样品固定台的中心位置，将八个方向的挡板调节螺栓穿过对应的调节螺母进入凹槽轨道中，拧动挡板调节螺栓进而带动对应方向的绝缘挡板向前移动直至与待测样品紧贴，从而在八个方向固定待测样品；

将可伸缩式B探针和H传感线圈的引线均连接在一级放大电路的相应输入端上，一级放大电路的输出端连接在采集卡的相应输入端，采集卡同时连接电脑，在电脑内加载磁测量虚拟仪器工作台，采集卡与电脑进行双向通信；采集卡的输出端经过功放与相应的水冷电阻串联，再经相应的隔离变压器连接到激励上；

(2)第一个测量点的测量：通过调节三轴精密位移台初步对应滑轨块与待测样品的位置；通过滑动两个B探针滑块，使得两个可伸缩式B探针之间的距离与待测样品的磁性能恶化区域所需测量精度适配；

通过调节X方向精密位移轴和Y方向精密位移轴，使得第二PCB板的中心位于第一个测量点正上方；通过调节Z方向精密位移轴使得外层的H传感线圈与待测样品达到接触且不挤压的状态，同时可伸缩式B探针顶住待测样品，与待测样品接触；开始测量，控制采集卡输出激磁信号，此时采集卡采集可伸缩式B探针和H传感线圈在第一个测量点的B感应电压信号和H感应电压信号等输出信号，被磁测量虚拟仪器工作台还原成B信号和H信号，得到第一个测量点的磁通密度B、磁场强度H、B-H曲线和损耗等值；

(3)第二个测量点的测量：重复步骤(2)，调节X方向精密位移轴、Y方向精密位移轴和Z方向精密位移轴，将可伸缩式B探针和H传感线圈移动至第二个测量点，得到第二个测量点的磁通密度B、磁场强度H、B-H曲线和损耗等值；

(4)完成整个磁性能恶化区域所有测量点的测量：重复步骤(3)，得到在当前激磁频率和磁通密度下的可伸缩式B探针和H传感线圈在磁性能恶化区域所有测量点的输出信号，再通过后处理得到每个测量点的磁通密度B、磁场强度H、B-H曲线和损耗等值；

(5)分布规律的得到：对于磁通密度B，以步骤(4)得到的多个测量点的磁通密度B作等高线云图，进而得到整个磁性能恶化区域上的磁通密度分布规律；磁场强度H和损耗等值的分布规律同理。