CN111257806B - 一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法，其步骤为：首先，设置测量装置，该测量装置包括低温测量模块和高温测量模块，两个测量模块内分别设有低温测量管和高温测量管，高温测量管和低温测量管沿其轴向相连以形成样品管，在样品管内滑动设有装载试样的滑动试样台；接着将滑动试样台放入样品管，然后将样品管连接供气装置，通气并推动滑动试样台移动至低温测量管内进行测量；再依靠供气装置通气推动滑动试样台移动至高温测量管内进行测量。本发明的有益效果：测量装置结构巧妙，通过气体驱动的方式使试样在不同测量模块之间传递，操作简单，易于实现宽温度范围内弱磁材料试样的磁性能测试。

Description

一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法

技术领域

本发明属于磁性测量设备领域，具体涉及一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法。

背景技术

弱磁材料的磁性能测量一般按照国标GB/T 35690-2017《弱磁材料相对磁导率的测量方法》的标准进行。在该标准中，弱磁材料相对磁导率的测量方法有两种，即螺线管法和磁矩法，其中螺线管法为标准测量方法，该方法要求被测试样的长径比不小于10:1。螺线管法测试准确，其装置也较简单，但常用装置仅支持常温条件下测量弱磁材料的磁性能特性参数。然而，目前弱磁材料的应用范围广泛，在不同温度、不同场景下其磁性能较常温条件下的磁性能如何变化，还无法确定。然而，磁性能的变化可能影响器件在低温或高温条件下的性能甚至导致其无法正常工作。无论对于基础研究和工程实践，准确测量弱磁材料的高低温磁性能具有重要意义。

专利文献CN107479011A公开了一种高低温动静态软磁特性测量系统，该测量系统用于软磁材料的磁性能测试。由于软磁材料和弱磁材料的测试方法、样品要求均有区别，上述测量系统不能直接用于弱磁材料的磁性能测量。国际市场有公司开发了商用磁性能检测装置，能够在一定温度范围内进行测试，然而价格高昂，且操作复杂，难以普遍推广使用。因此，开发一种成本相对较低、使用方便的一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法。

其技术方案如下：

一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法，其关键在于按照以下步骤进行：

步骤一、设置测量装置；

所述测量装置包括两个测量模块，每个所述测量模块内设有一根测量管，每个所述测量管的两端分别设有气密阀；

两个所述测量模块分别为低温测量模块和高温测量模块，所述低温测量模块内的测量管为低温测量管，所述高温测量模块内的测量管为高温测量管，所述高温测量管和低温测量管沿其轴向相连以形成样品管；

所述低温测量管的自由端形成所述样品管的A端，所述高温测量管的自由端形成所述样品管的B端；

所述样品管内设有长条状的滑动试样台，所述滑动试样台与所述样品管的内壁滑动配合；

将棒状的试样固定到所述滑动试样台上；

步骤二、开启所有所述气密阀，将所述滑动试样台从所述样品管B端放入，然后将所述样品管B端连接供气装置，所述供气装置通气以推动所述滑动试样台移动至靠近所述样品管A端，关闭所述供气装置和所有所述气密阀；

步骤三、将所述供气装置连接所述样品管A端，打开所有所述气密阀，同时所述供气装置通气并推动所述滑动试样台移动至所述低温测量管内，然后关闭所述供气装置和所有所述气密阀；

步骤四、调节和控制所述低温测量管的温度至第一目标温度，稳定后采用所述低温测量模块测试所述试样s的磁性能，得到低温磁性能参数；

步骤五、打开所有所述气密阀，同时所述供气装置通气并推动所述滑动试样台移动至所述高温测量管内，然后关闭所述供气装置和所有所述气密阀；

步骤六、调节和控制所述高温测量管的温度至第二目标温度，稳定后采用所述高温测量模块测试所述试样的磁性能，得到高温磁性能参数。

采用以上方法，测量装置结构巧妙，通过气体驱动的方式使试样在不同测量模块之间传递，操作简单，易于实现宽温度范围内弱磁材料试样的磁性能测试，且先低温后高温，避免材料由于高温状态下可能发生的微结构变化导致的磁性能改变。

作为优选技术方案，上述步骤四具体为，调节和控制所述低温测量管的温度从其工作温度区间的下限温度逐步升高，所述低温测量模块在多个温度点测试所述试样的磁性能，直至所述低温测量管的温度升高至工作温度区间的上限温度，得到低温区间的多个温度点的磁性能参数。

采用以上方法，采取逐步升温的方式，便于控制测量温度，得到的数据全面，测量方便。

作为优选技术方案，上述步骤六具体为，调节和控制所述高温测量管的温度从其工作温度区间的下限温度逐步升高，所述高温测量模块在多个温度点测试所述试样s的磁性能，直至所述高温测量管的温度升高至工作温度区间的上限温度，得到高温区间的多个温度点的磁性能参数，完成测量。

采用以上方法，采取逐步升温的方式，既便于控制测量温度，又能防止高温对材料性能的影响，测得的数据全面。

作为优选技术方案，上述高温测量管和所述低温测量管的靠近端之间连接有传递管，该传递管与所述测量管内径相同。

采用以上设计，传递管将低温测量管和高温测量管相隔开，降低二者之间因温差发生温度干扰，同时又不影响试样的传递。

作为优选技术方案，上述传递管的管壁透明。

采用以上设计，用于观察和判断滑动试样台在所述样品管内的位置。

作为优选技术方案，上述传递管为玻璃管。

采用以上设计，既便于观察滑动试样台在所述样品管内的位置，又降低低温测量管和高温测量管之间的热传递。

作为优选技术方案，上述样品管的两端还分别连接有端头管。

采用以上设计，便于与供气装置连接。

作为优选技术方案，上述滑动试样台包括两个端块，所述端块呈圆柱状，所述端块与所述样品管的内腔吻合，两个所述端块正对设置，二者之间连接有载样台；

所述载样台上设有截面呈半圆弧状的样品槽，该样品槽的圆心线与所述端块的中心线重合；

所述样品槽的端部分别延伸至相应的所述端块，所述端块上对应相应的所述样品槽的槽口分别设有卡合缺口，对应所述卡合缺口设有卡块；

所述步骤一中，将所述试样放置到所述样品槽内，其两端分别落在相应的所述卡合缺口内，然后将所述卡块卡入所述卡合缺口以固定所述试样。

采用以上方法，端块与样品管相配合，起到活塞的作用，便于通过向样品管送气驱动其移动，无论滑动试样台是否旋转，试样稳定安装在滑动试样台上，并使试样的中心线位于样品管管心线上，满足螺线管法测量时样品位于螺线管中心线的要求。

作为优选技术方案，上述低温测量管的工作温度区间为-196—25℃，所述高温测量管的工作温度区间为25—300℃。

采用以上方法，测量温度范围宽，得到的磁性能数据全面。

与现有技术相比，本发明的有益效果：测量装置结构巧妙，通过气体驱动的方式使试样在不同测量模块之间传递，操作简单，易于实现宽温度范围内弱磁材料试样的磁性能测试，且先低温后高温，避免材料由于高温状态下可能发生的微结构变化导致的磁性能改变。

附图说明

图1为测量装置的结构示意图；

图2为滑动试样台位于样品管B端的示意图；

图3为供气装置通气将滑动试样台由样品管B端移动到A端的示意图；

图4为将供气装置连接到样品管A端准备驱动滑动试样台移向低温测量管的状态示意图；

图5为供气装置通气驱动滑动试样台移动到低温测量管内的示意图；

图6为供气装置通气驱动滑动试样台移动到高温测量管内的示意图；

图7为滑动试样台的结构示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为图8中C-C剖视图；

图10为图8视角下待测试样固定在滑动试样台上的示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法，步骤为：

步骤一、设置测量装置；

如图1所示，所述测量装置包括两个测量模块，每个所述测量模块内设有一根测量管，所述测量管的两端分别穿出对应的所述测量模块，每个所述测量管的两端分别设有气密阀150；

两个所述测量模块分别为低温测量模块和高温测量模块，所述低温测量模块内的测量管为低温测量管110，所述高温测量模块内的测量管为高温测量管120，所述高温测量管120和低温测量管110沿其轴向相连以形成样品管100；

靠近所述低温测量管110的所述样品管100的端部为A端，所述样品管100的另一端部为B端；

所述样品管100内设有长条状的滑动试样台200，所述滑动试样台200与所述样品管100的内壁滑动配合；

将棒状的试样s固定到所述滑动试样台200上；

步骤二、开启所有所述气密阀150，将所述滑动试样台200从所述样品管100的B端放入，然后将所述样品管100的B端连接供气装置500，将样品管100的A端连缓冲气囊(图中未示出)，此时如图2所示，所述供气装置500通入保护性气体以推动所述滑动试样台200移动至靠近所述样品管100的A端，此时如图3所示，关闭所述供气装置500和所有所述气密阀150，这样所述样品管100内充满保护性气体，以维持后续测量过程中样品管100内的保护性气体氛围；

步骤三、在将所述供气装置500连接所述样品管100的A端，缓冲气囊连接至所述样品管100的B端，打开所有所述气密阀150，此时如图4所示，同时所述供气装置500通气并推动所述滑动试样台200移动至所述低温测量管110内，此时如图5所示，然后关闭所述供气装置500和所有所述气密阀150；

步骤四、第一种低温检测方案：调控所述低温测量管110的温度至第一目标温度，稳定1小时后，采用所述低温测量模块测试所述试样s的磁性能，得到低温磁性能参数；

第二种低温检测方案：调节和控制所述低温测量管110的温度从其工作温度区间的下限温度逐步升高，所述低温测量模块在多个温度点测试所述试样s的磁性能，直至所述低温测量管110的温度升高至工作温度区间的上限温度，得到低温区间的多个温度点的磁性能参数；

步骤五、打开所有所述气密阀150，同时所述供气装置500再次通气并推动所述滑动试样台200移动至所述高温测量管120内，此时如图6所示，然后关闭所述供气装置500和所有所述气密阀150；

步骤六、第一种高温检测方案：调控所述高温测量管120的温度至第二目标温度，稳定1小时后，采用所述高温测量模块测试所述试样s的磁性能，得到高温磁性能参数，完成测量；

第二种高温检测方案：调节和控制所述高温测量管120的温度从其工作温度区间的下限温度逐步升高，所述高温测量模块在多个温度点测试所述试样s的磁性能，直至所述高温测量管120的温度升高至工作温度区间的上限温度，得到高温区间的多个温度点的磁性能参数，完成测量。

测量完成后，打开气密阀150，供气装置500工作以驱动滑动试样台200滑出样品管100。

为降低气体对测量的影响，所述步骤六可以改为如下方式：关闭高温测量管120靠近传递管130一侧的气密阀150，然后将样品管B端连接真空泵抽真空，再关闭高温测量管120靠近B端的气密阀150，接着调节和控制所述高温测量管120的温度从其工作温度区间的下限温度逐步升高，所述高温测量模块在多个温度点测试所述试样s的磁性能，直至所述高温测量管120的温度升高至工作温度区间的上限温度，得到高温区间的多个温度点的磁性能参数，在真空条件下完成测量。

为降低高温测量管120和所述低温测量管110之间的热传递，所述高温测量管120和所述低温测量管110的靠近端之间连接有传递管130，该传递管130与所述测量管内径相同。进一步地，为方便确定滑动试样台200在所述样品管100内的位置，所述传递管130的管壁透明。具体地，所述传递管130可以是玻璃管。

所述样品管100的两端还分别连接有端头管140，用于与供气装置500连接。

具体地，如图7～10所示，所述滑动试样台200包括两个端块210，所述端块210为圆柱状活塞。所述端块210与所述样品管100的内腔吻合，两个所述端块210正对设置，二者之间连接有载样台220。所述载样台220上设有截面呈半圆弧状的样品槽221，该样品槽221的圆心线与所述端块210的中心线重合。所述样品槽221的端部分别延伸至相应的所述端块210，所述端块210上对应相应的所述样品槽221的槽口分别设有卡合缺口211，对应所述卡合缺口211设有卡块212。所述步骤一中，将所述试样s放置到所述样品槽221内，其两端分别落在相应的所述卡合缺口211内，然后将所述卡块212卡入所述卡合缺口211以固定所述试样s。

具体地，测量管的管壁上开设有圆孔，该圆孔内设有所述气密阀150，该气密阀上150贯穿有与所述样品管100同样孔径的通孔，所述气密阀150接通时，允许所述滑动载样台200通过。

所述低温测量模块包括低温炉300，所述低温测量模块的测量管为低温测量管110，该低温测量管110贯穿所述低温炉300，在该低温炉300内绕所述低温测量管110从内到外依次设有第一测量线圈301和第一励磁线圈302。

所述高温测量模块包括高温炉400，所述高温测量模块的所述测量管为高温测量管120，该高温测量管120贯穿所述高温炉400，在该高温炉400内绕所述高温测量管120从内到外依次设有第二测量线圈401和第二励磁线圈402。

所述低温炉300和高温炉400的结构可以是专利文献CN107479011A中所公开的结构，但需要对其进行改进，以适应测量管的安装。

对于低温炉300，其内设置低温筒代替文献CN107479011A中所述的低温罐，所述低温筒内穿设有所述低温测量管110，该低温测量管110的两端分别从所述低温筒的两端板穿出，该低温测量管110的管壁分别与所述低温筒的两端板密封连接，该低温测量模块的测量管的管壁与所述低温筒的内壁之间的区域形成低温液体腔，该低温液体腔内加注低温液体如液氮以为低温测量管110提供低温环境，在所述低温筒外绕设有电阻丝，以调节低温测量管110的温度，温控方式如文献CN107479011A中所述方式，不再赘述。在所述低温液体腔内绕所述低温筒从内到外依次设有第一测量线圈301和第一励磁线圈302。

对于高温炉400，其内设置收容筒代替文献CN107479011A中所述的收容槽。所述收容筒内设有绕制成中空的第二加热线圈。在所述第二加热线圈内从外到内依次设有第二测量线圈401和第二励磁线圈402，所述第二测量线圈401内穿设有所述高温测量管120。第二加热线圈对高温测量管120的温控调节如文献CN107479011A中所述方式进行，不再赘述。

所述第一测量线圈301和第一励磁线圈302，第二测量线圈401和第二励磁线圈402还分别连接有国标GB/T 35690-2017中螺线管法所规定的测量电路，该部分属于现有成熟技术。

可以使用液氮作为低温炉300用低温液体，那么低温测量管110的工作温度区间为-196～25℃，高温测量管120的工作温度区间为25～300℃。

使用时，供气装置500提供保护性气体如氮气。为使用方便，所述供气装置可以由气罐和减压阀组成。

所述低温炉300也可以是低温实验箱，高温炉400也可以是高温实验箱。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤一、设置测量装置；

所述测量装置包括两个测量模块，每个所述测量模块内设有一根测量管，每个所述测量管的两端分别设有气密阀(150)；

两个所述测量模块分别为低温测量模块和高温测量模块，所述低温测量模块内的测量管为低温测量管(110)，所述高温测量模块内的测量管为高温测量管(120)，所述高温测量管(120)和低温测量管(110)沿其轴向相连以形成样品管(100)；

所述低温测量管(110)的自由端形成所述样品管(100)A端，所述高温测量管(120)的自由端形成所述样品管(100)的B端；

所述样品管(100)内设有长条状的滑动试样台(200)，所述滑动试样台(200)与所述样品管(100)的内壁滑动配合；

将棒状的试样(s)固定到所述滑动试样台(200)上；

步骤二、开启所有所述气密阀(150)，将所述滑动试样台(200)从所述样品管(100)B端放入，然后将所述样品管(100)B端连接供气装置(500)，所述供气装置(500)通气以推动所述滑动试样台(200)移动至靠近所述样品管(100)A端，关闭所述供气装置(500)和所有所述气密阀(150)；

步骤三、将所述供气装置(500)连接所述样品管(100)A端，打开所有所述气密阀(150)，同时所述供气装置(500)通气并推动所述滑动试样台(200)移动至所述低温测量管(110)内，然后关闭所述供气装置(500)和所有所述气密阀(150)；

步骤四、调节和控制所述低温测量管(110)的温度至第一目标温度，稳定后采用所述低温测量模块测试所述试样(s)的磁性能，得到低温磁性能参数；

所述步骤四具体为，调节和控制所述低温测量管(110)的温度从其工作温度区间的下限温度逐步升高，所述低温测量模块在多个温度点测试所述试样(s)的磁性能，直至所述低温测量管(110)的温度升高至工作温度区间的上限温度，得到低温区间的多个温度点的磁性能参数；

步骤五、打开所有所述气密阀(150)，同时所述供气装置(500)通气并推动所述滑动试样台(200)移动至所述高温测量管(120)内，然后关闭所述供气装置(500)和所有所述气密阀(150)；

步骤六、调节和控制所述高温测量管(120)的温度至第二目标温度，稳定后采用所述高温测量模块测试所述试样(s)的磁性能，得到高温磁性能参数；

所述步骤六具体为，调节和控制所述高温测量管(120)的温度从其工作温度区间的下限温度逐步升高，所述高温测量模块在多个温度点测试所述试样(s)的磁性能，直至所述高温测量管(120)的温度升高至工作温度区间的上限温度，得到高温区间的多个温度点的磁性能参数，完成测量；

所述高温测量管(120)和所述低温测量管(110)的靠近端之间连接有传递管(130)，该传递管(130)与所述测量管内径相同；

所述传递管(130)的管壁透明。

2.根据权利要求1所述的一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法，其特征在于：所述传递管(130)为玻璃管。

3.根据权利要求1所述的一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法，其特征在于：所述样品管(100)的两端还分别连接有端头管(140)。

4.根据权利要求1所述的一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法，其特征在于：所述滑动试样台(200)包括两个端块(210)，所述端块(210)呈圆柱状，所述端块(210)与所述样品管(100)的内腔吻合，两个所述端块(210)正对设置，二者之间连接有载样台(220)；

所述载样台(220)上设有截面呈半圆弧状的样品槽(221)，该样品槽(221)的圆心线与所述端块(210)的中心线重合；

所述样品槽(221)的端部分别延伸至相应的所述端块(210)，所述端块(210)上对应相应的所述样品槽(221)的槽口分别设有卡合缺口(211)，对应所述卡合缺口(211)设有卡块(212)；

所述步骤一中，将所述试样(s)放置到所述样品槽(221)内，其两端分别落在相应的所述卡合缺口(211)内，然后将所述卡块(212)卡入所述卡合缺口(211)以固定所述试样(s)。

5.根据权利要求1所述的一种测量弱磁材料高低温磁性能的方法，其特征在于：所述低温测量管(110)的工作温度区间为-196—25℃，所述高温测量管(120)的工作温度区间为25—300℃。

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