CN104122515B - 高低温磁场检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高低温磁场检测系统，涉及高低温环境下磁性元件磁场分布特性的检测装置，包括箱体、被测工件和霍尔探头，箱体由无磁性隔热材料制成，霍尔探头装在可自由伸入和抽出箱体内部的隔热载体内部，箱体外设有用于测量被测工件表面温度的红外温度探测仪，箱体外部还设有用于霍尔探头与被测工件之间距离的测距装置；被测工件通过设在箱体上对称分布的液氮入口和热氮气入口进行制冷或加热。本发明加热或制冷效率快，功耗小，适合批量生产，同时在一个箱体内进行高低温切换，可同时进行温度疲劳试验，简单方便，节约成本；同时霍尔探头仅在测量的时候进入箱体内部，测量完毕时立刻抽出，避免了霍尔探头因高温而损坏。

Description

高低温磁场检测系统

技术领域

本发明涉及一种磁场检测装置，尤其涉及一种高低温环境下磁性元件磁场分布特性的检测装置。

背景技术

磁极分布的检测在现代科学应用中非常广泛，目前市场上已有的传送磁场检测系统，一般由霍尔探头、产品装夹等组成。但现代科技发展日新月异，技术发展对材料、器件的要求越来越高，对材料、器件的各种特性的测试也越来越重要，因此，对各种测试仪器的要求也越来越高。

在当前的生产过程中，电动原件往往会在高于室温的环境下工作，所以有必要对高温环境下的磁场的性能进行测试；同时，在太空环境中的磁性元件往往需要承受高温和低温的环境，所以模拟太空环境的高低温条件来检测磁性元件的磁场分布特性显得尤为必要。

传统的磁场测试系统采用霍尔探头在常温环境下对磁性元件进行测试，霍尔探头的工作温度为40℃以下，温度过高会引起霍尔探头的损坏甚至烧毁。目前也有一些高低温环境下的磁场测试系统，专利申请号CN200410098989.0的发明专利实用高温磁场测量仪介绍了一种在原有常温磁场测试仪的基础上，用不影响磁钢的磁场分布而且导热较差的材料作为冷却液体或冷却气体的通道，将霍尔探头置于通道内，用通道内流动的冷却液体或冷却气体保护磁场探测仪的霍尔探头的温度不会升高而失效或被烧毁，以达到测量高温下磁钢的磁场强度和温度系数的目的。但是该磁场探测仪的高温环境是通过在保温材料外侧面内部环设加热炉丝实现的，这种方式所用到流动的冷却液会增加设备的功耗，并且加热效率低，加热缓慢，测出的工件表面温度也无法反映工件是否受热均匀。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于解决现有技术的不足，提供一种可以直接对工件加热制冷，实时检测被测工件表面温度直到均匀受热后进行磁场检测的高低温环境下磁场检测系统。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：高低温磁场检测系统，包括箱体、被测工件和霍尔探头，被测工件置于箱体内部，所述霍尔探头设在隔热载体内部，所述箱体上设有箱门，所述箱门上设有圆孔，所述隔热载体的一端穿过箱门上的圆孔并可以自由伸入和抽出箱体内部；所述箱体和隔热载体均采用无磁性隔热材料制成；所述箱体顶部设有第一观察窗，所述第一观察窗外部设有用于测量霍尔探头与被测工件之间距离的测距装置；所述箱体侧壁设有第二观察窗，所述第二观察窗外部设有用于测量被测工件表面温度的红外温度探测仪；所述箱体顶部还设有液氮入口和热氮气入口。

进一步的，所述被测工件装在工件装夹体上，所述工件装夹体底部设有装夹轴，所述装夹轴穿过箱体底部并通过联轴器连接驱动电机，所述驱动电机固定在升降台上。

进一步的，其特征在于：所述隔热载体与箱门之间通过橡胶密封，所述装夹轴与箱体底部通过橡胶密封。

进一步的，其特征在于：所述测距装置为测距摄像头。

进一步的，其特征在于：所述箱体上设有排气口，所述排气口上设有排气阀门。

进一步的，其特征在于：所述液氮入口和热氮气入口为分开的独立入口，所述液氮入口和热氮气入口均设有两个并且呈十字结构放置，所述液氮入口和热氮气入口均正对被测工件；所述液氮入口和热氮气入口的管道上均设有比例阀。

进一步的，所述隔热载体包括固定端和旋转端，固定端和旋转端之间设有旋转轴，所述霍尔探头内置在旋转端，所述旋转端带动霍尔探头在水平方向绕着旋转轴旋转。

进一步的，所述工件装夹体采用隔热材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用的箱体为隔热箱，不是高低温箱，不通过对箱体加热而是直接对箱体内的被测工件进行加热或制冷，加热或制冷速度快，效率高，功耗小，适合批量生产。高温低温均可在同一个箱体内进行，自动进行高低温的转换，并且可以进行温度疲劳试验，简单方便，节约成本。

2、在对被测工件升温、降温的过程中霍尔探头装在隔热载体上，并且在隔热箱外部，所以霍尔探头一直处于常温环境下，不受工件温度影响，在工件达到设定的温度后，并且测量出温度均匀后将装在隔热载体内的霍尔探头伸到被测工件附近进行测长测量，整个测试过程持续时间不超过1分钟，测试完成后立即将霍尔探头移除隔热箱，重新回到常温环境，保证测量精度同时避免霍尔元件故障。

3、通过隔热材料制成的工件装夹体连接被测工件，保证只对工件进行加热，工件装夹体和被测工件之间没有热传导，并且采用像个180度的两个喷嘴同时进行加热或制冷，保证对工件升温降温的过程中工件表面温度的均匀。

4、升温降温的过程中，电机通过转动轴带动工件装夹体转动，从而带动被测工件的旋转，防止了被测工件局部温度过高或过低，并且使工件表面温度均匀。在测量的过程中，可以根据用户设定的旋转速度缓慢旋转，保证测试的测试点数量。升降台带动被测工件的升降从而实现对工件表面的三维测量。

5、转动轴、霍尔探头采用隔热材料穿过隔热箱，有效防止箱体内外的热传导从而影响工件。霍尔探头在进出过程中隔热载体始终堵住进出孔，防止低温时空气中的含有水分的空气冷却结冰附着在转动轴或隔热载体上，从而因影响正常运动而影响正常测试。

6、由于被测工件表面不同距离的磁场强度不同，距离不同会使磁场发生改变，因此通过测距摄像头来控制霍尔探头与工件表面的距离，此外当工件的圆度发生变化时也可以根据测距摄像头来检测霍尔探头与被测工件之间的距离。

7、采用红外温度探测仪测量温度，不需要与被测工件接触即可进行测量，实验结果更加迅速、便捷，同时测得工件表面温度均匀程度更加准确。

附图说明

图1是一种高低温磁场检测系统的结构示意图。

图2是一种高低温磁场检测系统的结构示意俯视图。

图3是隔热载体的结构示意图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合图1、图2和图3，高低温磁场检测系统，包括箱体4，被测工件9设在箱体4内部，被测工件9装在工件装夹体12上，工件装夹体12固定在装夹轴13上，装夹轴12底部通过联轴器2连接驱动电机1，驱动电机1安装在升降台14上。驱动电机1转动时带动装夹轴12的转动从而带动被测工件9的转动，升降台14的作用是带动被测工件9的上下运动。

箱体4的侧面设有箱门11，箱门11上设有圆孔，内置霍尔探头15的隔热载体10穿过圆孔，隔热载体10可以通过圆孔自由伸入和抽出箱体内部，在测量的时候将霍尔探头15送入箱体内部，在加热和制冷的时候将霍尔探头抽出。隔热载体10设有固定端103、旋转轴102和旋转端101，旋转端101和固定端103之间通过旋转轴102连接，霍尔探头15设在旋转端内部，旋转端101可以绕着旋转轴102在水平方向上转动，从而调整霍尔探头15与被测工件9之间的距离。

箱体4的顶部设有第一观察窗8，第一观察窗8外设有测距摄像头7，测距摄像头7用于精确测量霍尔探头15与被测工件9之间的距离；箱体4的侧面设有第二观察窗16，第二观察窗16的外部设有红外温度探测仪5，红外温度探测仪5用于测量被测工件9表面温度。箱体4的顶部设有液氮入口14和热氮气入口6，液氮入口14和热氮气入口6均设有两个，液氮入口14和热氮气入口6呈十字结构对称分布，液氮入口14和热氮气入口6正对被测工件9。液氮入口14和热氮气入口6的连接管道上均设有比例阀。比例阀的作用是用于控制进入箱体4内的液氮或热氮气的量从而改变制冷或制热的效率。箱体4上还设有排气口3，排气口3连接装有排气阀门的排气管。

箱体4和穿过箱体4的装夹轴通过密封圈13密封，箱门11和箱体4之间通过橡胶密封，箱门11和隔热载体10之间通过橡胶密封。

工件装夹体12采用隔热材料制成，箱体4和隔热载体10均通过无磁性隔热材料制成。

本发明的工作过程为：首先将箱门11打开，将被测工件9夹在工件装夹体12上，并将工件装夹体12调整到合适位置，关上箱门11，打开液氮入口14或热氮气入口6所连接管道上的比例阀，对被测工件9进行制冷或加热，制冷或加热的同时要将排气口3的排气阀门打开，保证箱体4内的气压不会过大。液氮入口14和热氮气入口6正对被测工件9，所以制冷或加热的速度很快，利用红外温度探测仪5对被测工件9进行实时温度检测，等箱体4内部受热均匀且达到待测温度点后且红外温度探测仪5测出被测工件9表面温度均匀时停止制冷或加热。此时将装有霍尔探头15的隔热载体10伸入箱体4内部，利用测距摄像头7测量霍尔探头15与被测工件9之间的距离，可以通过调整隔热载体10的旋转端和隔热载体10的伸入箱体内的长度来控制霍尔探头15与被测工件之间的距离，最后的距离通过测距摄像头7实际测量确定。在整个制冷或加热的过程中驱动电机直保持转动，带动被测工件9同时转动，从而使得被测工件9的四周受热更加均匀，同时通过升降机14将被测工件9上下移动以调整被测工件9与霍尔探头15之间的距离。测试完毕后将隔热载体10从箱体内往外抽出，直到霍尔探头15完全离开箱体内部。整个测试的过程时间持续时间不超过一分钟，测试完成霍尔探头15立刻移除箱体4内部，重新回到常温环境，避免了霍尔探头因温度过高而损坏。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (3)

1.高低温磁场检测系统，包括箱体、被测工件和霍尔探头，被测工件置于箱体内部，其特征在于：所述霍尔探头设在隔热载体内部，所述箱体上设有箱门，所述箱门上设有圆孔，所述隔热载体的一端穿过箱门上的圆孔并可以自由伸入和抽出箱体内部；所述箱体和隔热载体均采用无磁性隔热材料制成；所述箱体顶部设有第一观察窗，所述第一观察窗外部设有用于测量霍尔探头与被测工件之间距离的测距装置；所述箱体侧壁设有第二观察窗，所述第二观察窗外部设有用于测量被测工件表面温度的红外温度探测仪；所述箱体顶部还设有液氮入口和热氮气入口；

所述被测工件装在工件装夹体上，所述工件装夹体底部设有装夹轴，所述装夹轴穿过箱体底部并通过联轴器连接驱动电机，所述驱动电机固定在升降台上；

所述隔热载体与箱门之间通过橡胶密封，所述装夹轴与箱体底部通过橡胶密封；

所述箱体上设有排气口，所述排气口上设有排气阀门；

所述液氮入口和热氮气入口为分开的独立入口，所述液氮入口和热氮气入口均设有两个并且呈十字结构放置，所述液氮入口和热氮气入口均正对被测工件；所述液氮入口和热氮气入口的管道上均设有比例阀；

所述隔热载体包括固定端和旋转端，固定端和旋转端之间设有旋转轴，所述霍尔探头内置在旋转端，所述旋转端带动霍尔探头在水平方向绕着旋转轴旋转。

2.根据权利要求1所述的高低温磁场检测系统，其特征在于：所述测距装置为测距摄像头。

3.根据权利要求2所述的高低温磁场检测系统，其特征在于：所述工件装夹体采用隔热材料制成。