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軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框，包括：支撐架、上樣品夾持器、螺線管、一對磁軛、下樣品夾持器、反射鏡片和激光干涉儀；上樣品夾持器和下樣品夾持器沿垂直方向布置，用于夾持樣品，上樣品夾持器支承在支撐架上，一對磁軛由相對的左磁軛和右磁軛組成，可分離和閉合地布置在支撐架的內(nèi)部空間，在進(jìn)行磁測時(shí)閉合以夾住樣品，螺線管容納在左、右磁軛所形成的空間中，并圍繞樣品，反射鏡片位于下樣品夾持器的下端，激光干涉儀與反射鏡片間隙相對并安置在防振臺(tái)上，激光束穿過該間隙，用于測量樣品在磁化過程中產(chǎn)生的伸縮量。本實(shí)用新型采用豎直放樣，提高了測量精度和效率；同時(shí)既可測量磁致伸縮，又可測量其磁性能。
【專利說明】軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框。
【背景技術(shù)】
[0002]軟磁極薄帶,其厚度在0.015~0.25mm,包括非晶合金帶材、取向娃鋼極薄帶等。作為軟磁極薄帶的一種典型品種的非晶態(tài)金屬或非晶合金(又稱金屬玻璃)帶材，是合金從液態(tài)(或氣態(tài))急速冷卻(106°C /sec.)時(shí)，因來不及結(jié)晶而在室溫下保留液態(tài)原子無序排列的凝聚狀態(tài)而形成。正是由于非晶長程無序的原子排列結(jié)構(gòu)，因此與傳統(tǒng)的晶體材料相t匕，非晶合金表現(xiàn)出超高比強(qiáng)、大彈性變形能力、高耐磨耐蝕性、低鐵損和高磁導(dǎo)率等優(yōu)異性能，因而受到廣泛重視而成為當(dāng)今最活躍的材料學(xué)研究領(lǐng)域之一。在磁性方面，與硅鋼片相比，鐵基非晶合金帶材在鐵損、磁導(dǎo)率和激磁功率等方面都有較大優(yōu)勢，特別是其鐵損較低，僅為硅鋼片的1/3~1/5，因而用其替代硅鋼片制造配電變壓器，可使配電變壓器的空載損耗降低60~80% ;但在另一方面，鐵基非晶合金帶材的磁致伸縮系數(shù)(約為27 X 10―6)，是取向硅鋼片磁致伸縮系數(shù)(約為5X10 —6)的5倍，這對非晶變壓器噪聲有加劇的不利影響。因此，需要對鐵基非晶合金帶材的磁致伸縮系數(shù)進(jìn)行檢測、評(píng)估與控制。此外，由于非晶合金帶材很薄且具有柔性，水平插片困難，難以采用硅鋼常用的檢測框(EPSTEIN框或水平單片框)進(jìn)行磁測；以往都使用環(huán)樣進(jìn)行磁測，需要繞帶和繞線，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，這就需要對磁測框進(jìn)行改進(jìn)。其他的軟磁極薄帶如取向硅鋼極薄帶等也與鐵基非晶合金帶材的情況類似。
[0003]文獻(xiàn)“非晶絲磁致伸縮系數(shù)的小角轉(zhuǎn)動(dòng)(SAMR)測量方法”(物理測試，第25卷第3期，2007年5月)、文獻(xiàn)“磁致伸縮儀”(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，第20卷第I期，1990年3月)分別介紹了用小角轉(zhuǎn)動(dòng)測量非晶絲、非晶帶飽和磁致伸縮的方法，其原理是相同的:在平行非晶絲或極薄帶表面外加足以使之磁化至飽和的偏置直流磁場Hdc及一個(gè)橫向的交變磁場Hac，磁矩在交變場作用下做小角度擺動(dòng)，如果縱向加上張應(yīng)力σ，擺動(dòng)角將發(fā)生變化，其變化的大小與σ值和飽和磁致伸縮系數(shù)λ s有關(guān)，可通過改變Hdc保持轉(zhuǎn)角不
變，從而計(jì)算出飽和磁致伸縮系數(shù):λ，式中，λs=(hdc)o-(hdc)/3msσσHdc)tl為外應(yīng)力σ =0
時(shí)縱場Hdc的大小；(Hdc)。為保持磁矩轉(zhuǎn)角不變時(shí)相應(yīng)力σ下的縱場Hdc大小；Ms為材料的飽和磁化強(qiáng)度，是材料的固有特性，其數(shù)值需要通過振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行測量。采用這種方法需要控制的變量較多、操作繁瑣，而且只能測量飽和磁致伸縮值λ S，不能測量不同磁化強(qiáng)度下的磁致伸縮值。文獻(xiàn)“磁致伸縮儀”(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，第20卷第I期，1990年3月)還介紹了一種采用激光干涉儀測樣品磁化后位移、豎直布置的高溫磁致伸縮儀，但這種裝置不能進(jìn)行磁性測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框，可解決軟磁極薄帶不用托架難于插入勵(lì)磁線圈中和水平放置測量位移時(shí)容易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象而影響測量結(jié)果的缺點(diǎn)，并且對于磁性測量可以解決采用環(huán)樣測量時(shí)必須繞帶、繞線、費(fèi)時(shí)又費(fèi)力及采用EPSTEIN框或水平單片框時(shí)樣品插入困難的問題，并可給磁性測量帶來方便和提高磁性測量效率。
[0005]本實(shí)用新型的軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框，與交流磁性測量主機(jī)配合測量軟磁極薄帶的磁致伸縮和磁性能，所述測量框放置在一個(gè)防振臺(tái)上并包括:支撐架、上樣品夾持器、螺線管、一對磁軛、下樣品夾持器、反射鏡片和激光干涉儀；所述上樣品夾持器和所述下樣品夾持器沿垂直方向布置，用于夾持樣品，所述上樣品夾持器支承在所述支撐架上，所述一對磁軛由相對的左磁軛和右磁軛組成，可分離和閉合地布置在所述支撐架的內(nèi)部空間，在進(jìn)行磁測時(shí)閉合以夾住樣品，所述螺線管容納在左、右磁軛所形成的空間中，并圍繞所述樣品，所述反射鏡片位于所述下樣品夾持器的下端，所述激光干涉儀與所述反射鏡片間隙相對并安置在所述防振臺(tái)上，激光束穿過該間隙，用于測量樣品在磁化過程中產(chǎn)生的伸縮量。
[0006]所述一對磁軛由導(dǎo)磁率良好的取向硅鋼或軟鋼材料制造。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:兼容性好，既可測量軟磁極薄帶(厚度0.015?
0.25mm)的磁致伸縮，又可測量其磁性能；由于采用了豎直的放樣方法，避免了極薄帶難于插入勵(lì)磁線圈的現(xiàn)象；采用將帶反射鏡片的輕質(zhì)樣品夾持器緊密安裝在打孔軟磁極薄帶樣品的下端方式，激光的反射鏡面較大，避免了測量前激光對中、聚焦的困難。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框的示意圖，圖中示出對磁致伸縮進(jìn)行測量；
[0009]圖2是通電長直螺線管內(nèi)部形成均勻磁場的示意圖；
[0010]圖3是圖1實(shí)施例中激光干涉儀測量樣品伸縮量的示意圖；
[0011]圖4是圖1實(shí)施例進(jìn)行磁性測量的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為讓本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。首先需要說明的是，本實(shí)用新型并不限于下述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該從下述實(shí)施方式所體現(xiàn)的精神來理解本實(shí)用新型，各技術(shù)術(shù)語可以基于本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)來作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記表示。
[0013]本實(shí)用新型的軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框，與交流磁性測量主機(jī)(未圖示)配合測量軟磁極薄帶的磁致伸縮和磁性能。如圖1和圖4所示，該測量框放置在一個(gè)防振臺(tái)11上，并包括:支撐架2、上樣品夾持器1、螺線管5、一對磁軛包括左磁軛10和右磁軛4、下樣品夾持器6、反射鏡片7和激光干涉儀9。
[0014]其中，上樣品夾持器I和下樣品夾持器6用于夾持樣品3，下樣品夾持器6是輕質(zhì)樣品夾持器。上樣品夾持器I支承在支撐架2上。左磁軛10和右磁軛4相對地并可分離和閉合地布置在支撐架2的內(nèi)部空間，螺線管5容納在左、右磁軛10、4所形成的空間中，并圍繞所述樣品3。反射鏡片7位于下樣品夾持器6的下端。激光干涉儀9與反射鏡片7相對并安置在防振臺(tái)11上。
[0015]本實(shí)用新型的測量框與交流磁性測量主機(jī)配合，可測量的軟磁極薄帶的尺寸為:厚度0.015~0.30mm、寬度:30~300mm、長度:100~500mm。該測量框放置在防振臺(tái)11上，避免環(huán)境振動(dòng)對磁致伸縮測量的影響。
[0016]螺線管5作為磁化樣品的基本構(gòu)件提供均勻的磁場，如圖2，根據(jù)畢奧一薩伐爾定律，長直螺線管內(nèi)軸線上任一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度為H=nl (cos β 1-C0si3 2)/2，其中，η —單位長度螺線管線圈匝數(shù)，n=N/L ；N 一螺線管線圈匝數(shù)，L 一螺線管長度，D 一螺線管直徑，I 一通在線圈漆包導(dǎo)線上的電流強(qiáng)度。當(dāng)直螺線管無限長(即L >> D)時(shí)，cos β 1-cos β 2~2，可得到近似的勻強(qiáng)磁場，磁場強(qiáng)度為H=nl = NI/L。
[0017]一對磁軛即左磁軛10、右磁軛4可由一定的機(jī)械裝置(未圖示)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生開閉即分離和閉合運(yùn)動(dòng)，磁軛一般由導(dǎo)磁率良好的取向硅鋼、軟鋼等材料制造，具體要求應(yīng)參照IEC60404 - 3:2002附件A的規(guī)定，或ASTM A932/A932M - 01。當(dāng)進(jìn)行磁測時(shí)左、右磁軛閉合夾住樣品4，使磁力線分布均勻、構(gòu)成良好的磁回路，從而使樣品3的兩個(gè)端部也有均勻的磁場分布。
[0018]如圖3所示，激光干涉儀9主要用來測量樣品3 (長度為L)在磁化過程中產(chǎn)生的伸縮量AL，激光干涉儀9包括傳感頭12，通過校準(zhǔn)螺絲14可調(diào)整傳感頭12離開被測試物體14的焦平面P的焦距L。
[0019]當(dāng)干涉儀9與反射鏡片7的反射鏡面的間隙為空氣，且垂直入射的情況下干涉條紋級(jí)次K與測量間距有下述關(guān)系:2(1=Κλ，其中λ為激光波長。當(dāng)樣品伸縮AL時(shí)，
使干涉儀測量距離隨之變成:
【權(quán)利要求】
1.一種軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框，與交流磁性測量主機(jī)配合測量軟磁極薄帶的磁致伸縮和磁性能，所述測量框放置在一個(gè)防振臺(tái)(11)上，其特征在于，所述測量框包括:支撐架(2)、上樣品夾持器(I)、螺線管(5)、一對磁軛(4、10)、下樣品夾持器(6)、反射鏡片(7)和激光干涉儀(9);所述上樣品夾持器(I)和所述下樣品夾持器(6)沿垂直方向布置，用于夾持樣品(3)，所述上樣品夾持器(I)支承在所述支撐架(2)上，所述一對磁軛由相對的左磁軛(10)和右磁軛(4)組成，可分離和閉合地布置在所述支撐架(2)的內(nèi)部空間，在進(jìn)行磁測時(shí)閉合以夾住樣品(3)，所述螺線管(5)容納在左、右磁軛(10、4)所形成的空間中，并圍繞所述樣品(3)，所述反射鏡片(7)位于所述下樣品夾持器(6)的下端，所述激光干涉儀(9)與所述反射鏡片(7)間隙相對并安置在所述防振臺(tái)(11)上，激光束(8)穿過該間隙，用于測量樣品(3)在磁化過程中產(chǎn)生的伸縮量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟磁極薄帶的磁致伸縮與磁性的測量框，其特征在于，所述一對磁軛(10、4)由導(dǎo)磁率良好的取向硅鋼或軟鋼材料制造成。
【文檔編號(hào)】G01R33/12GK203688790SQ201320659692
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】孫煥德 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司