[发明专利]基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法

说明书

本发明涉及铁磁性材料的性能检测技术领域，特别涉及铁磁性材料居里温度点的测量领域，具体为基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法。本发明为了解决现有的测量铁磁性材料居里温度点的装置结构复杂从而导致测量成本较高的问题，故提供了一种新的基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法，包括高温炉、电磁超声检测仪以及包括热电偶的的温度测量仪，电磁超声检测仪包括超高温电磁超声传感器、激励接收器以及上位机。本发明开拓性地发明了一种新的铁磁性材料居里温度点的测量方法——电磁超声测量法，该测量方法中所用到的设备均为常见的设备，测量时只需要组合使用就可以，无需制作专门的测量设备，且操作方便。

技术领域

本发明涉及铁磁性材料的性能检测技术领域，特别涉及测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法，具体为基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法。

背景技术

居里温度是指铁磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性状态转变成顺磁性状态的临界点。铁磁性材料的磁性会随着温度的变化而改变，当铁磁性材料的温度上升至居里温度时，铁磁性材料会由铁磁状态转变为顺磁状态；反之，当温度降至居里温度时，铁磁性材料会由顺磁状态转变为铁磁状态。居里温度是铁磁性材料内在磁学性质的主要物理参量，居里温度附近特性的研究还可获得铁磁性材料的微观信息，因此铁磁性材料居里温度点的测量，不仅对铁磁性材料制备及其本身物理参数的标注具有重要意义，而且对包含铁磁性材料设备的设计及其运行维护具有重要意义。

居里温度点的测量方法从测量方式上分为很多种，常见的测量方法有感应法、电桥法，但是这些方法各有其局限性：1）采用这些方法所使用的测量铁磁性材料居里温度点的装置结构复杂，测量成本较高；2）采用电桥法或感应法在进行测量时，线圈需绕制在待测的铁磁性材料试块（下文中统称为待测试块）上，使得线圈温度会随着待测试块温度急剧升高，导致线圈氧化，进而严重影响测量效果； 3）感应法较适用于测量软磁材料。

发明内容

本发明为了解决现有的居里温度点的测量方法存在上述缺陷的问题，故提供了一种新的基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置及方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：基于电磁超声测量铁磁性材料居里温度点的装置，包括高温炉、电磁超声检测仪以及包括热电偶的的温度测量仪，电磁超声检测仪包括超高温电磁超声传感器、激励接收器以及上位机。激励接收器用于激励超高温电磁超声传感器在铁磁性材料的不同温度点产生超声以及接收超高温电磁超声传感器产生的回波并将回波信号进行放大、滤波等处理后离散化为数字信号，上位机用于接收、存储激励接收器发送的数字信号并将数字信号转化成时域信号图，最后通过分析铁磁性材料在室温至高温时的时域信号图的变化规律来确定铁磁性材料居里温度点。

本领域技术人员公知：超高温电磁超声传感器包括磁场垂直于待测试块的永磁体、环形线圈、隔热结构及外壳，由于超高温电磁超声传感器内有磁场垂直于待测试块的永磁体、环形线圈、隔热结构，当温度在居里温度点以下，超高温电磁超声传感器在对待测试块进行检测时，超高温电磁超声传感器是吸附在待测试块表面的，说明待测试块的导磁性存在，这时时域信号图为横波；当温度到达居里温度点时，超高温电磁超声传感器在对待测试块进行检测时，超高温电磁超声传感器不是吸附在待测试块表面的，是直接放置在待测试块表面的，待测试块的导磁性不存在，这时时域信号图的横波消失，产生纵波，基于此现象，判定电磁超声检测仪是可以用来测量铁磁材料的居里温度点的，同时，电磁超声检测仪也可以用于管道测厚、探伤等，是测量仪器中常用的设备，不需要单独购买与制备，测量成本低；超高温电磁超声传感器中的线圈与待测试块之间设有隔热结构，即为非接触测量，线圈最高也只有200℃的温度，所以即使是在高温环境下对待测试块进行检测，超高温电磁超声传感器中的线圈也不容易被氧化，从而保证测量的准确度；另外，该方法适用于测量各种常用铁磁性材料的居里温度点。