CN109239469A - 检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置和方法。该装置包括：测试管，固定测量系统，控制采集系统、高斯计和高斯探头；控制采集系统与高斯计连接；高斯计与高斯探头连接；控制采集系统包括：外磁场和控制分析设备；外磁场，用于产生磁场；固定测量系统，用于固定外磁场和高斯探头；测试管位于磁场下，测试管为标准管，或者，样品管；高斯探头位于测试管内；高斯探头，用于测试磁场强度，磁场场强测试结果通过高斯计传至控制采集系统；控制分析设备，用于通过所述高斯计获取磁场强度，分析屏蔽后磁场场强，得到屏蔽效果。本申请的装置和方法可以比较不同超薄软磁性材料的在低磁场下的磁屏蔽性能。

Description

检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置和方法

技术领域

本发明涉及传感器技术，尤其涉及一种检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置和方法。

背景技术

例如坡莫合金材料其最大特点是具有很高的弱磁场导磁率。

但是坡莫合金的生产过程比较复杂，板材轧制的工艺、退火温度、时间、退火后的冷却快慢等都对材料最终的磁性能有很大影响，另外部分坡莫合金具有很好的塑性，甚至可以加工成1μm的超薄带使用。

对于这类片状材料，常规磁导率检测装置对于低磁场下的磁导率曲线比较难测，对样品形态、规格和体积有较高要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了测试屏蔽效果，本发明提供一种检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置和方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，包括：测试管，固定测量系统，控制采集系统、高斯计和高斯探头；

所述控制采集系统与所述高斯计连接；

所述高斯计与所述高斯探头连接；

所述控制采集系统包括：外磁场和控制分析设备；

所述外磁场，用于产生磁场；

所述固定测量系统，用于固定所述外磁场和所述高斯探头的位置；

所述测试管位于所述磁场下，所述测试管为标准管，或者，样品管；

所述高斯探头位于所述测试管内；

所述高斯探头，用于测试磁场强度；

所述控制分析设备，用于通过所述高斯计获取磁场强度，分析屏蔽前后磁场强度，得到屏蔽效果。

可选地，所述样品管的尺寸刻度与所述标准管的尺寸刻度满足第一预设关系。

可选地，所述固定测量系统通过支架固定所述外磁场和探头的位置。

可选地，所述测试管为非金属材质。

可选地，第一预设关系为：所述样品管的尺寸刻度与所述标准管的尺寸刻度的差D1满足如下关系：-1mm≤D1≤1mm。

可选地，所述检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置还包括：探头套管；

所述探头套管套于所述高斯探头的外侧；

所述测试管内壁有一道直线凹槽；

所述探头套管外壁有与所述凹槽对应的凸起。

可选地，所述凸起位于所述凹槽内后，所述探头套管与所述测试管之间的相对位置变化范围位于区间[-100μm,100μm]内。

可选地，所述探头套管为非金属材质。

可选地，所述外磁场由永磁铁产生，或者，所述外磁场由线圈产生；

所述外磁场由线圈产生时，所述控制采集系统还包括AD/DA模块；

所述控制分析设备，用于通过所述AD/DA模块调节所述线圈的供电电流，改变所述磁场的强度。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案还包括：

一种通过上述检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置进行磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果检测的方法，所述方法包括：

在标准管外顺时针缠绕标准样件后，高斯探头采集外磁场产生的不同磁场大小下，所述标准样件的磁场强度；

控制分析设备通过高斯计获取所述标准样件的磁场强度；

在样品管外顺时针缠绕待测样品后，所述高斯探头采集外磁场产生的不同磁场大小下，所述待测样品的磁场强度；

所述控制采集系统通过所述高斯计获取所述待测样品的磁场强度；

将所述待测样品的屏蔽前后磁场强度数据与所述标准样件的屏蔽前后磁场强度数据进行对比，确定所述待测样品的屏蔽效果。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：通过包括测试管，固定测量系统，控制采集系统、高斯计和高斯探头的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，先测试标准样件在不同磁场大小下的屏蔽磁场后场强数据，再测待测样品在不同磁场大小下的屏蔽磁场后场强数据，根据标准样件在不同磁场大小下的屏蔽磁场前后场强数据与待测样品在不同磁场大小下的屏蔽磁场数据之间的差异，确定所述待测样品的屏蔽效果，进而可以比较不同超薄软磁性材料的在低磁场下的磁屏蔽性能。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种探头套管和测试管的结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种待测样品在不同磁场大小下的屏蔽磁场数据示意图；

图4为本发明一个实施例提供的在不同磁场大小下标准样件屏蔽后磁场强度数据与两个待测样品屏蔽后磁场强度数据之间差值的示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种送外检测试的磁导率结果的示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明提供的一种检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，包括：测试管，固定测量系统，控制采集系统、高斯计和高斯探头。

1、测试管

测试管位于磁场下，测试管为标准管，或者，样品管。即根据测试对象的不同，测试管有所变化。如果测试对象为标准样件，则测试管为标准管，如果测试对象为待测样品，则测试管为样品管。

但样品管的尺寸刻度与标准管的尺寸刻度满足第一预设关系。

如，第一预设关系为：样品管的尺寸刻度与标准管的尺寸刻度的差D1满足如下关系：-1mm≤D1≤1mm。

即待测样品与标准样件采用相同尺寸，尺寸误差±1mm。

另外，无论是样品管还是标准管，其材质均为非金属材质。即测试管为非金属材质。

标准样件或者待测样品顺时针包裹在测试管外侧，用胶带缠绕裹紧，搭接线与管外侧刻度对齐。

即待测样品顺时针包裹在样品管外侧，用胶带缠绕裹紧，搭接线与管外侧刻度对齐。标准样件顺时针包裹在标准管外侧，用胶带缠绕裹紧，搭接线与管外侧刻度对齐。

2、固定测量系统

固定测量系统，用于固定线圈和高斯探头的位置。如固定测量系统通过支架固定线圈和探头的位置。

通过固定测量系统可以保证通过线圈添加的外磁场以及高斯探头相对位置保持固定。

3、控制采集系统

控制采集系统与高斯计连接。

控制采集系统可以通过高斯计得到高斯探头采集的屏蔽磁场强度数据。

另外，控制采集系统包括：外磁场和控制分析设备。

控制分析设备可以为计算机。

外磁场，用于产生磁场。具体实现时，外磁场可以由永磁铁产生，外磁场也可以由线圈产生。

外磁场由线圈产生时，控制采集系统还包括AD/DA模块。

本实施例仅以外磁场由线圈产生为例进行描述，对于外磁场由永磁铁产生的情况，本实施例不进行赘述。同样，本实施例仅以控制分析设备为计算机为例进行描述。

在实际应用时，线圈可以为电控线圈。

计算机可以用于控制线圈产生的磁场大小，如通过控制电流改变线圈产生的磁场强度。由于测试管位于所述磁场下，而高斯探头位于测试管内，则线圈产生的磁场位于高斯探头所在位置，控制采集系统通过控制电流改变线圈产生的磁场强度进而达到改变高斯探头所在的磁场强度的效果。

另外，计算机还可以用于分析屏蔽前后磁场强度数据，得到屏蔽效果。

计算机在控制线圈产生的磁场大小时，可以通过AD/DA模块调节线圈的供电电流，改变磁场的强度。而AD/DA模块可以位于计算机内，控制采集系统实际由计算机程序控制，主要控制两部分，控制线圈产生的磁场大小和控制采集保存分析屏蔽磁场数据。

如，通过计算机控制AD/DA模块调节供电电流大小，控制高斯探头位置的磁场场强。根据高斯计传输的屏蔽磁场数据，计算机自动控制可以增加或减小电流，自动进行磁场大小校准刻度，并记录场强对应的电流，以备后续测量使用。

在具体实施时，通过高斯计探头探测到的数据的平均值可以进行自动调整调节电流，刻度得到需要的外磁场强度。通过自动化方式，可以进行连续磁场自动扫描，或者给出系列不连续的磁场强度。

除此之外，也可以用步进电机控制一个永磁体的相对位置来精确控制磁场，进行连续或不连续的磁场强度下屏蔽效果测量。

4、高斯计

高斯计与高斯探头连接。高斯计与控制采集系统连接。

高斯计可以将高斯探头采集的屏蔽磁场数据传送至控制采集系统。

5、高斯探头

高斯探头与高斯计连接。

高斯探头位于测试管内。

高斯探头，用于采集屏蔽磁场数据，屏蔽磁场数据通过高斯计传至控制采集系统。

如果测试管为样品管，此时待测样品顺时针包裹在样品管外侧，则高斯探头采集到的是待测样品的屏蔽磁场数据。如果测试管为标准管，此时标准样件顺时针包裹在标准管外侧，则高斯探头采集到的是标准样件的屏蔽磁场数据。

如果线圈产生的磁场大小发生变化，高斯探头采集每个磁场下的屏蔽磁场前后场强数据。即如果测试管为样品管，此时待测样品顺时针包裹在样品管外侧，则高斯探头采集每个磁场下待测样品的屏蔽磁场前后场强数据。如果测试管为标准管，此时标准样件顺时针包裹在标准管外侧，则高斯探头采集每个磁场下标准样件的屏蔽磁场前后场强数据。

为保证测量样品管重复摆放时每次摆放位置一致，高斯计探头外还可以套一保护套管(即探头套管)，该探头套管套于高斯探头的外侧，探头套管也为非金属材质。

为了固定探头套管与测试管之间的相对位置，可以采用图2所示的结构(图2中以样品管为例，标准管的结构与样品管相同，不再赘述)。测试管内壁有一道直线凹槽；探头套管外壁有与凹槽对应的凸起。凸起位于凹槽内后，探头套管与测试管之间的相对位置变化范围位于区间[-100μm,100μm]内。即测试管内壁有一道直线凹槽(标准管内壁有一道直线凹槽，样品管内壁也有一道直线凹槽)，探头套管有对应凸起，确保每次放置样品管位置一致，误差±100μm。

在具体实施时，探头套管可以为固定的屏蔽套，比如做成屏蔽面隔离磁体和被屏蔽区域(测量区域)。

图1示出了上述检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置的一种具体实现方式，其中控制采集系统在图中以具体的计算机代替。

基于上述检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，可以进行磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的检测。以图1所示的装置为例，该检测方法为：

1、刻度过程

高斯计探头不查入任何测试管(标准管，或者，样品管)，保持无样品状态，在软件界面上需要输入连续测试的磁场强度的最大值和最小值，以及测试多少个点，只测试一点，最大最小值一致即可。点击开始后，系统会自动刻度得到对应场强的对应电流值。

2、测试过程

刻度完磁场强度后，首先测试标准样件，将标准样件套在探头外，测量屏蔽后各个场强下的实际磁场强度。然后再套上待测样品管，测试样品管套上后不同外场强下的磁场强度。

具体的，在标准管外顺时针缠绕标准样件后，控制采集系统改变线圈产生的磁场大小；高斯探头采集每种磁场大小下，标准样件的屏蔽磁场数据；控制采集系统通过高斯计获取标准样件的屏蔽磁场数据；在样品管外顺时针缠绕待测样品后，控制采集系统改变线圈产生的磁场大小；高斯探头采集每种磁场大小下，待测样品的屏蔽磁场数据；控制采集系统通过高斯计获取待测样品的屏蔽磁场数据；将待测样品的屏蔽磁场数据与标准样件的屏蔽磁场数据进行对比，确定待测样品的屏蔽效果。

另外，为保证测试精度，会在固定时间内采集多次，控制采集系统会得出每点的平均值，根据多点测量值，如图3，以及与标准样件差异给出测试曲线，如图4，根据两条曲线判断不同材料在不同场强下的磁屏蔽能力。

实测样品数据结果，本发明的测量结果如图3、图4所示，与图5所示的送外检测试的磁导率结果保持一致。

上述方法通过已知磁导率、不同厚度的材料测量，对系统进行刻度；对未知样品测量插值分析，定量给出样品的屏蔽效果。

本发明通过包括测试管，固定测量系统，控制采集系统、高斯计和高斯探头的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，先测试标准样件在不同磁场大小下的屏蔽磁场后场强数据，再测待测样品在不同磁场大小下的屏蔽磁场后场强数据，根据标准样件在不同磁场大小下的屏蔽磁后场强场数据与待测样品在不同磁场大小下的屏蔽磁场数据之间的差异，确定所述待测样品的屏蔽效果，进而可以比较不同超薄软磁性材料的在低磁场下的磁屏蔽性能。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，包括：测试管，固定测量系统，控制采集系统、高斯计和高斯探头；

所述控制采集系统与所述高斯计连接；

所述高斯计与所述高斯探头连接；

所述控制采集系统包括：外磁场和控制分析设备；

所述外磁场，用于产生磁场；

所述固定测量系统，用于固定所述外磁场和所述高斯探头的位置；

所述测试管位于所述磁场下，所述测试管为标准管，或者，样品管；

所述高斯探头位于所述测试管内；

所述高斯探头，用于测试磁场强度；

所述控制分析设备，用于通过所述高斯计获取磁场强度，分析屏蔽前后磁场强度，得到屏蔽效果。

2.根据权利要求1所述的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，所述样品管的尺寸刻度与所述标准管的尺寸刻度满足第一预设关系。

3.根据权利要求1所述的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，所述固定测量系统通过支架固定所述外磁场和探头的位置。

4.根据权利要求1所述的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，所述测试管为非金属材质。

5.根据权利要求2所述的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，第一预设关系为：所述样品管的尺寸刻度与所述标准管的尺寸刻度的差D1满足如下关系：-1mm≤D1≤1mm。

6.根据权利要求5所述的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，所述检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置还包括：探头套管；

所述探头套管套于所述高斯探头的外侧；

所述测试管内壁有一道直线凹槽；

所述探头套管外壁有与所述凹槽对应的凸起。

7.根据权利要求6所述的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，所述凸起位于所述凹槽内后，所述探头套管与所述测试管之间的相对位置变化范围位于区间[-100μm,100μm]内。

8.根据权利要求6所述的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，所述探头套管为非金属材质。

9.根据权利要求6所述的检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置，其特征在于，所述外磁场由永磁铁产生，或者，所述外磁场由线圈产生；

所述外磁场由线圈产生时，所述控制采集系统还包括AD/DA模块；

所述控制分析设备，用于通过所述AD/DA模块调节所述线圈的供电电流，改变所述磁场的强度。

10.一种通过权利要求1至9任一检测磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果的装置进行磁屏蔽材料在低磁场下磁屏蔽效果检测的方法，其特征在于，所述方法包括：

在标准管外顺时针缠绕标准样件后，高斯探头采集外磁场产生的不同磁场大小下，所述标准样件的磁场强度；

控制分析设备通过高斯计获取所述标准样件的磁场强度；

在样品管外顺时针缠绕待测样品后，所述高斯探头采集外磁场产生的不同磁场大小下，所述待测样品的磁场强度；

所述控制采集系统通过所述高斯计获取所述待测样品的磁场强度；

将所述待测样品的屏蔽前后磁场强度数据与所述标准样件的屏蔽前后磁场强度数据进行对比，确定所述待测样品的屏蔽效果。