CN105823993A

CN105823993A - 磁偏角测量系统

Info

Publication number: CN105823993A
Application number: CN201610141701.6A
Authority: CN
Inventors: 孙梦翔; 陈杭武; 钱晓力; 杨阳
Original assignee: Ningbo Institute Of Metrology And Measurement (ningbo Weighing Apparatus Management Institute)
Current assignee: Ningbo Institute Of Metrology And Measurement (ningbo Weighing Apparatus Management Institute)
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2016-08-03

Abstract

本发明公开一种磁偏角测量系统，包括依次电连接的磁场检测装置、信号处理系统和显示终端。所述磁场检测装置包括支撑架、亥姆霍兹线圈、测试台和测试滑轨单元，所述亥姆霍兹线圈和所述测试台分别支撑于所述支撑架，所述测试台位于所述亥姆霍兹线圈的几何中心位置。所述测试滑轨单元包括测试滑轨和动力部，所述测试滑轨的长度大于或等于所述亥姆霍兹线圈产生的磁场的半径，所述测试滑轨的一端固定于所述支撑架并抵接于所述测试台，其另一端与所述动力部连接，所述动力部驱动所述测试台沿所述测试滑轨运动。与相关技术相比，本发明的磁偏角测量系统结构简单、测量稳定性好，准确度高、测试效率快。

Description

磁偏角测量系统

技术领域

本发明涉及测量系统，尤其涉及一种测试磁性材料器件性能的磁偏角测量系统。

背景技术

经过充磁后的永磁体其磁化矢量方向一般应与其几何轴线一致，由于制造误差、取向场偏差以及充磁磁场偏差等多种原因，会存在一个夹角，这个夹角称为磁化矢量方向偏角，即磁偏角。磁偏角是衡量产品品质的重要指标之一。

在磁粉压型取向、机械加工以及充磁阶段都会对成品磁体的磁偏角造成影响。磁偏角对精密磁性器件尤其是精密磁悬浮器件的性能有着重要影响，也一直是困扰精密磁悬浮器件研究的一个重要难题。对于经过充磁后的永磁体样品的品质检验，磁偏角数据成为买卖双方之间判别磁材质量的重要依据，是永磁材料重要品质之一，可通过磁偏角测量系统测量。

相关技术的磁偏角测量系统包括磁场检测装置，所述磁场检测装置包括支撑架、亥姆霍兹线圈和测试台，所述亥姆霍兹线圈和所述测试台分别支撑于所述支撑架。相关技术的磁偏角测量系统测试永磁体样品时，将所述永磁体样品放置于所述测试台，通过手动方式移动永磁体切割磁力线，从而达到测试目的。然而，相关技术的磁偏角测量系统因手工作业，动作一致性难以保证，导致测量误差较大，测试效率低下。

因此，有必要提供一种新的磁偏角测量系统解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种结构简单、高准确度高、测试效率快的磁偏角测量系统。

本发明提供一种磁偏角测量系统，包括依次电连接的磁场检测装置、信号处理系统和显示终端。所述磁场检测装置包括支撑架、亥姆霍兹线圈、测试台和测试滑轨单元，所述亥姆霍兹线圈和所述测试台分别支撑于所述支撑架，所述测试台位于所述亥姆霍兹线圈的几何中心位置。所述测试滑轨单元包括测试滑轨和动力部，所述测试滑轨的长度大于或等于所述亥姆霍兹线圈产生的磁场的有效半径，所述测试滑轨的一端固定于所述支撑架并抵接于所述测试台，其另一端与所述动力部连接，所述动力部驱动所述测试台沿所述测试滑轨运动。

优选的，所述信号处理系统包括依次电连接的多通道积分模块、模数转换模块和信号处理器，所述亥姆霍兹线圈与所述多通道积分模块电连接，所述显示终端与所述信号处理器电连接。

优选的，所述动力部包括电机和同步带，所述同步带的一端固定于所述测试台，另一端固定于所述电机。

优选的，所述电机为伺服电机。

优选的，所述亥姆霍兹线圈为三轴亥姆霍兹线圈，所述多通道积分模块为三通道积分模块。

优选的，所述亥姆霍兹线圈常数满足如下关系：

k_x<2×10^-3m；

k_y<2×10^-3m；

k_z<4×10^-3m；

且所述亥姆霍兹线圈的中心区域的磁场变化率不大于±0.1％；

其中，k_x、k_y、k_z分别为所述亥姆霍兹线圈的X轴亥姆霍兹线圈常数、Y轴亥姆霍兹线圈常数和Z轴的亥姆霍兹线圈常数，m为单位：米。

优选的，所述磁偏角测量系统还包括传送导轨和载物台，所述传送导轨与所述测试滑轨连接，所述载物台活动卡设于所述传送导轨并沿所述传送导轨运动。

优选的，所述传送导轨的长度大于两米。

优选的，所述载物台在所述传送导轨的运动速度为0.1～1.5米每秒且可调。

优选的，所述显示终端包括分别与所述信号处理器电连接的显示屏、工控计算机和信号输入装置。

与现有技术相比，本发明提供的磁偏角测量系统在测量永磁体样品的磁偏角时，将所述永磁体样品置于所述测试台，通过所述动力部驱动所述测试台沿所述测试滑轨运动从而切割磁力线，避免了人工不一致移动被测物所产生的误差，提高了测试准确度和工作效率。

附图说明

图1为本发明磁偏角测量系统的结构框图。

图2为本发明磁偏角测量系统的磁场检测装置与传送导轨及载物台装配的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请同时参阅图1和图2，其中，图1为本发明磁偏角测量系统的结构框图；图2为本发明磁偏角测量系统的磁场检测装置与传送导轨及载物台装配的立体结构示意图。本发明提供一种磁偏角测量系统10，包括磁场检测装置1、信号处理系统2、显示终端3、传送导轨4和载物台5。所述磁场检测装置1、信号处理系统2和显示终端3依次电连接，所述传送导轨4与所述磁场检测装置1连接，所述载物台5活动卡设于所述传送导轨4并沿所述传送导轨4运动。

所述磁场检测装置1包括支撑架11、亥姆霍兹线圈12、测试台13和测试滑轨单元14。所述亥姆霍兹线圈12和所述测试台13分别支撑于所述支撑架11，所述测试台13位于所述亥姆霍兹线圈12的几何中心位置。因所述测试台13用于放置待测永磁体样品(未图示)，将其设置于所述亥姆霍兹线圈12产生的磁场的中心位置，即磁场匀均区，以提高测量精度。需要说明的是，所述亥姆霍兹线圈12支撑于所述支撑架11时，为保证所述亥姆霍兹线圈12产生的磁场稳定，此时为将所述亥姆霍兹线圈12固定于支撑架11；而本发明的磁偏角测量系统10中的所谓“所述亥姆霍兹线圈12的几何中心位置”是指亥姆霍兹线圈12产生的磁场的均匀区。所述测试滑轨单元14包括测试滑轨141和动力部142，所述测试滑轨141的一端固定于所述支撑架11并抵接于所述测试台13，其另一端与所述动力部142连接，所述动力部142驱动所述测试台13沿所述测试滑轨141运动，从而使得待测永磁体样品可根据测试需要在所述磁场中匀速或变速运动而切割磁力线，实现测试的自动控制，避免了人为移动所述待测永磁体样品而产生的误差，提高了测试精度和效率。本实施方式中，所述测试滑轨141的长度大于或等于所述亥姆霍兹线圈12产生的磁场的有效半径。所谓“有效半径”，本实施方式中为该磁场能正常提供测试条件的磁场范围的半径。该结构可以使待测永磁体样品随着所述测试台13在所述磁场中有充分的运动距离而完全切割磁力线，进一步提高了所述磁偏角测量系统10的测试精度。

具体的，所述动力部142包括电机1421和同步带(未图示)。同步带的一端固定于所述测试台13，另一端固定于所述电机1421。所述电机1421为伺服电机，便于精确控制所述测试台13的运动。所述电机1421通过带动所述同步带使所述测试台13沿所述测试滑轨141运动，即带动所述测试台13上的待测永磁体样品运动切割磁力线。

需要说明的是，待测永磁体样品在所述亥姆霍兹线圈12产生的磁场中进行测试时，为避免误差，提高测试准确度，位于磁场范围内的部件应为非导磁材料制成，即支撑架11、测试台13、测试滑轨141和同步带均为非导磁材料制成，例如木质材料、铝制材料、塑料等，以减少对磁场稳定性的影响。

所述信号处理系统2包括依次电连接的多通道积分模块21、模数转换模块22和信号处理器23，所述亥姆霍兹线圈12与所述多通道积分模块21电连接，所述显示终端3与所述信号处理器23电连接。

具体的，所述显示终端3包括分别与所述信号处理器23电连接的显示屏31、工控计算机32和信号输入装置33。

本实施方式中，所述亥姆霍兹线圈12为三轴亥姆霍兹线圈，即X轴亥姆霍兹线圈121、Y轴亥姆霍兹线圈122和Z轴亥姆霍兹线圈123，所述多通道积分模块21为三通道积分模块，所述三轴亥姆霍兹线圈用于产生三维磁场，所述三通道积分模块则可对所述X轴亥姆霍兹线圈121、Y轴亥姆霍兹线圈122和Z轴亥姆霍兹线圈123产生的信号进行积分处理，从而可以更精确的测试所述待测永磁体样品的磁偏角等品质性能。

具体的，所述亥姆霍兹线圈12常数满足如下关系：

k_x<2×10^-3m；

k_y<2×10^-3m；

k_z<4×10^-3m；

且所述亥姆霍兹线圈12的中心区域的磁场变化率不大于±0.1％；

其中，k_x、k_y、k_z分别为所述亥姆霍兹线圈12的X轴亥姆霍兹线圈常数、Y轴亥姆霍兹线圈常数和Z轴亥姆霍兹线圈常数，m为单位米。“所述亥姆霍兹线圈的中心区域的磁场变化率不大于±0.1％”是指所述亥姆霍兹线圈12产生的磁场的中心区(即均匀区)的变化波动范围不超过±0.1％。

上述结构使得所述亥姆霍兹线圈12产生的磁场均匀区范围为100mm×100mm×100mm，准确度误差小于或等于0.3％；均匀区范围为130mm×130mm×130mm，准确度误差小于或等于1.0％。当然，所述三轴亥姆霍兹线圈的常数设计并非限于此，其原理都一样。

所述传送导轨4与所述测试滑轨141连接，所述载物台5活动卡设于所述传送导轨4并沿所述传送导轨4运动。本实施方式中，为了使所述亥姆霍兹线圈12产生的磁场不受干扰，所述传送导轨4的长度设置大于两米。

本发明的磁偏角测量系统10的工作原理如下：

将所述待测永磁体样品置于所述测试台13，通过所述电机1421带动所述同步带使所述测试台13沿所述测试滑轨141运动，即带动所述测试台13上的待测永磁体样品在所述亥姆霍兹线圈12产生的磁场内运动并切割磁力线产生电信号：X轴亥姆霍兹线圈电信号、Y轴亥姆霍兹线圈电信号和Z轴亥姆霍兹线圈电信号，所述电信号依次通过所述信号处理系统2的多通道积分模块21、模数转换模块22和信号处理器23进行信号处理和计算，最终将所述待测永磁体样品的磁偏角、磁矩等品质性能参数显示于所述显示屏31。所述工控计算机32和信号输入装置33用于控制磁场信号、数据处理等参数设置，其中，所述显示屏31可为液晶显示器，所述信号输入装置33可为键盘；

当所述待测永磁体样品测试完成后，所述载物台5沿所述传送导轨4将测试完成的所述待测永磁体样品传至样品回收处，即所述待测永磁体样品测试完后被传出两米以外的位置，而所述载物台5在所述传送导轨4上的运动速度为0.1～1.5米每秒且可调，即传送过程中速度可以在0.1～1.5米每秒之间调节。

与现有技术相比，本发明提供的磁偏角测量系统在测量永磁体样品的磁偏角等性能时，将所述永磁体样品置于所述测试台，通过所述动力部驱动所述测试台沿所述测试滑轨运动从而切割磁力线，避免了人工移动所述测试台所产生的误差，提高了测试准确度和测试效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种磁偏角测量系统，包括依次电连接的磁场检测装置、信号处理系统和显示终端，其特征在于：所述磁场检测装置包括支撑架、亥姆霍兹线圈、测试台和测试滑轨单元，所述亥姆霍兹线圈和所述测试台分别支撑于所述支撑架，所述测试台位于所述亥姆霍兹线圈的几何中心位置，所述测试滑轨单元包括测试滑轨和动力部，所述测试滑轨的长度大于或等于所述亥姆霍兹线圈产生的磁场的有效半径，所述测试滑轨的一端固定于所述支撑架并抵接于所述测试台，其另一端与所述动力部连接，所述动力部驱动所述测试台沿所述测试滑轨运动。

2.根据权利要求1所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述信号处理装置包括依次电连接的多通道积分模块、模数转换模块和信号处理器，所述亥姆霍兹线圈与所述多通道积分模块电连接，所述显示终端与所述信号处理器电连接。

3.根据权利要求1所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述动力部包括电机和同步带，所述同步带的一端固定于所述测试台，另一端固定于所述电机。

4.根据权利要求3所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述电机为伺服电机。

5.根据权利要求1所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述亥姆霍兹线圈为三轴亥姆霍兹线圈，其包括X轴亥姆霍兹线圈、Y轴亥姆霍兹线圈和Z轴亥姆霍兹线圈，所述多通道积分模块为三通道积分模块。

6.根据权利要求5所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述亥姆霍兹线圈常数满足如下关系：

k_x<2×10^-3m；

k_y<2×10^-3m；

k_z<4×10^-3m；

7.根据权利要求1所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述磁偏角测量系统还包括传送导轨和载物台，所述传送导轨与所述测试滑轨连接，所述载物台活动卡设于所述传送导轨并沿所述传送导轨运动。

8.根据权利要求7所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述传送导轨的长度大于两米。

9.根据权利要求8所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述载物台在所述传送导轨的运动速度为0.1～1.5米每秒且可调。

10.根据权利要求1所述的磁偏角测量系统，其特征在于：所述显示终端包括分别与所述信号处理器电连接的显示屏、工控计算机和信号输入装置。