CN201051137Y - 稀土永磁体磁性参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种稀土永磁体新型磁性参数测量装置，即通过使用发明的可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器制造稀土磁体新型磁性参数测量装置，可以精确快速地测量稀土永磁体在－40℃～600℃之间的低温、常温和高温条件下的内禀磁滞回线和内禀退磁曲线。由于本实用新型的装置也能产生很强的五十周波半波包瞬间脉冲磁场，因此还可以简便地对稀土永磁体进行充磁。本实用新型还可以简便地测量磁性材料在等温磁化或退磁过程中的熵变随温度变化曲线。

Description

稀土永磁体磁性参数测量装置

一、技术领域：

本发明涉及一种稀土永磁体磁性参数测量装置，用于常温、低温、高温条件下稀土永磁体磁性参数测量，属于测量仪器领域。

二、背景技术：

稀土永磁材料是高新技术、新兴产业与社会进步的主要物质基础之一。它在计算机、网络信息、通讯、航空航天、交通、办公自动化、家电与现代科学技术领域中得到了广泛的应用。同时，社会的不断进步和科学技术的飞速发展也对稀土永磁材料的磁性能提出了更高的要求。对稀土永磁材料的磁性参数进行精确快速地测量是稀土永磁材料在研究，生产和开发应用中的主要内容和关键技术之一。另一方面，磁制冷技术的研究开发是当前制冷技术研究领域的前沿，它要求对磁性材料的磁热效应进行精确快速的测量。

目前国内外对稀土永磁体磁性参数进行测量的装置是普遍利用直流大功率电源产生正反向直流扫描电流，经过电磁铁转换成正反向对称的磁化场。将被测稀土永磁体置于电磁铁的两个极头之间，通过探测线圈取出测量信号，经电子线路积分放大和计算机进行信号和数据处理及计算，得出被测稀土永磁体的磁性参数。该测量设备，价格昂贵，体积较大，磁场强度较低，难以测量高、低温磁性参数。

三、发明内容：

本发明目的在于提供一种磁场强度大、价格低廉、体积小、测量过程简便，不但能测量常温下的磁性参数，而且能测量低温、高温下的磁性参数的一种稀土永磁体磁性参数测量装置。

技术解决方案：稀土永磁体磁性参数测量装置，包括可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器，放样品的样品骨架、测量线圈、电子电压放大器和电脑及其外部设备。可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器是由并联反接的两只可控硅、螺线管、电子触发器组成的。并联反接的两只可控硅的一端与动力电源的一个端点相连接，另一端与螺线管串接后，与动力电源另一端点连接，电子触发器与并联反接的两只可控硅连接，螺旋管中部设有样品骨架，样品骨架外表面上设有测量线圈，样品骨架内放有样品，测量线圈与电子电压放大器连接，电子电压放大器与电脑及其外部设备连接。测量线圈由漆包线绕制而成。

螺旋管上部设有加热炉，加热炉内设有测量线圈骨架，测量线圈骨架外表面上设有测量线圈，测量线圈骨架内设有样品骨架，样品骨架内放有样品，测量线圈与电子电压放大器连接，电子电压放大器与电脑及其外部设备连接，加热炉与加热控温装置相接，样品表面贴有温度传感片，温度传感片与测温装置连接，测温装置与电脑及其外部设备连接。测量线圈由漆包线绕制而成。在测量过程中，样品骨架及测量线圈不动，并放置于螺旋管中部，样品在样品骨架内可上、下移动。

螺旋管套装在制冷腔上，制冷腔腔体内设有样品骨架，样品骨架外表面上设有测量线圈，样品骨架内放有样品，测量线圈与电子电压放大器连接，电子电压放大器与电脑及其外部设备连接，制冷腔顶部与底部表面放置有半导体制冷片，半导体制冷片与制冷及控温装置相接，样品表面贴有温度传感片，温度传感片与测温装置连接，测温装置与电脑及其外部设备连接。测量线圈由漆包线绕制而成。在测量过程中，螺旋管可在制冷腔上移动。

螺旋管装在制冷腔正下方，制冷腔的腔体内设有线圈骨架，线圈骨架外表面上设有测量线圈，线圈骨架内放有样品骨架，样品骨架内放有样品，测量线圈与电子电压放大器连接，电子电压放大器与电脑及其外部设备连接，制冷腔顶部与底部表面放置有半导体制冷片，半导体制冷片与制冷及控温装置相接，样品表面贴有温度传感片，温度传感片与测温装置连接，测温装置与电脑及其外部设备连接。在测量过程中，样品骨架与样品在测量线圈骨架内可上、下移动。

本发明由于以可控硅五十周波单波包脉冲磁场发生器及螺线管作磁化源，产生正反向对称的连续的磁化场，经专用探测器取出测量信号，通过特制的电子电压放大器和计算机进行信号的采样、积分和数据处理及计算，得出被测稀土永磁体的参数。所以与目前普遍采用的磁性参数测量装置相比较，具有以下优点：

1.产生的磁场强度大，磁场强度为4特斯拉，而传统装置为2.5特斯拉；

2.体积小、价格低廉；

3.测量过程简便；

4.既能测量常温下的磁性参数，也能测量低温(-60°~20℃)、高温(20°~600°)下的磁性参数，还可用于研究稀土永磁体热稳定性的规律，用于研究稀土永磁体的反磁化理论并作为稀土磁体充磁装置，还可以作为精确快速的磁性材料磁热效应测量装置。

四、附图说明

图1可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器；

图2稀土永磁体常温下的磁性参数测量装置结构示意图；

图3可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器的电路图；

图4稀土永磁体高温下的磁性参数测量装置结构示意图；

图5稀土永磁体低温下的磁性参数测量装置一种实施方式的结构示意图；

图6稀土永磁体低温下的磁性参数测量装置另一种实施方式结构示意图。

五、具体实施方式

实施例1：参照图1、图2、图3，本发明包括可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器1，放样品2的样品骨架3、测量线圈4、放大器5和电脑及其外部设备6。可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器1是由并联反接的两只可控硅7、8、螺线管9、电子触发器10组成的。并联反接的两只可控硅7、8的一端与动力电源11的一个端点相连接，另一端与螺线管9串接后，与动力电源11另一端点连接，电子触发器10与并联反接的两只可控硅7、8连接，螺旋管9中部设有样品骨架3，样品骨架3外表面上设有测量线圈4，样品骨架3内放有样品2，测量线圈4与电子电压放大器5连接，电子电压放大器5与电脑及其外部设备6连接。测量线圈由漆包线绕制而成。

按下触发开关K₂时，可控硅7导通，B₂原边产生阶跃电压，两个付边产生单个尖脉冲，分别使T₁与T₅导通，螺旋管9通过单个正半波电流，a₇b₇产生阶跃电压；10毫秒后T₄导通，B₃原边产生阶跃电压，付边产生单个尖脉冲，使可控硅8导通，这样一来，螺旋管9通过五十周波单波包瞬间脉冲电流；若开关K₃关闭，可控硅7不能导通，螺旋管9只通过单个正半波电流。

测量样品2的磁性参数时，按下触发开关K₂，螺旋管9通过五十周波单波包瞬间脉冲大电流，在其工作空间内产生五十周波单波包瞬间脉冲强磁场以磁化样品2，此时，测量线圈4分别产生的

信号与

信号经电子电压放大器5放大后输入电脑6进行数据处理与计算便得到测量结果。

实施例2：本发明参照图1、图2、图3、图4，螺旋管9上部设有加热炉12，加热炉12内设有测量线圈骨架13，测量线圈骨架13外表面上设有测量线圈4，测量线圈骨架13内设有样品骨架3，样品骨架3内放有样品2，测量线圈4与电子电压放大器5连接，电子电压放大器5与电脑及其外部设备6连接，加热炉12与加热控温装置14相接，样品2表面贴有温度传感片15，温度传感片15与测温装置16连接，测温装置16与电脑及其外部设备6连接。测量线圈4由漆包线绕制而成。在测量过程中，样品骨架3及测量线圈4不动，并放置于螺旋管9中部，样品2在样品骨架3内可上、下移动。测量时打开加热控温装置14的电源给加热炉12供电并控制样品2温度，当样品2的温度达到所需要的值时，将样品骨架3连同样品2一起移入螺旋管9工作空间，同时按下触发开关K₂，螺旋管9通过五十周波单波包瞬间脉冲大电流，在其工作空间内产生五十周波单波包瞬间脉冲强磁场以磁化样品2，此时，测量线圈4分别产生的

信号与

信号经电子电压放大器放大后输入电脑6进行数据处理与计算便得到测量结果；与此同时，电脑6也测量样品的温度。

实施例3：本发明参照图1、图2、图3、图5，螺旋管9套装在制冷腔17上，制冷腔17的腔体内设有样品骨架3，样品骨架3外表面上设有测量线圈4，样品骨架3内放有样品2，测量线圈4与电子电压放大器5连接，电子电压放大器与电脑及其外部设备6连接，制冷腔17顶部与底部表面放置有半导体制冷片18制，半导体制冷片18与制冷及控温装置19相接，样品2表面贴有温度传感片15，温度传感片15与测温装置16连接，测温装置16与电脑及其外部设备6连接。测量线圈4由漆包线绕制而成。在测量过程中，螺旋管9可在制冷腔17上移动。测量时打开制冷及控温装置19的电源并控制样品2温度，当样品2的温度达到所需要的值时，将螺旋管9移动到样品2与测量线圈4的部位，同时按下触发开关K₂，螺旋管9通过五十周波单波包瞬间脉冲大电流，在其工作空间内产生五十周波单波包瞬间脉冲强磁场以磁化样品2，此时，测量线圈4分别产生的

信号与

信号经电子电压放大器5放大后输入电脑6进行数据处理与计算便得到测量结果；与此同时，电脑6也测量样品的温度。

实施例4：本发明参照图1、图2、图3、图6，螺旋管9装在制冷腔17正下方，制冷腔17的腔体内设有测量线圈骨架13，测量线圈骨架13外表面上设有测量线圈4，线圈骨架13内放有样品骨架3，样品骨架3内放有样品2，测量线圈4与电子电压放大器5连接，电子电压放大器5与电脑及其外部设备6连接，制冷腔17顶部与底部表面放置有半导体制冷片18，半导体制冷片18与制冷及控温装置19相接，样品2表面贴有温度传感片15，温度传感片15与测温装置16连接，测温装置16与电脑及其外部设备6连接。在测量过程中，样品骨架3与样品2在测量线圈骨架13内可上、下移动。测量时打开制冷及控温装置19的电源并控制样品2温度，当样品2的温度达到所需要的值时，将样品骨架3与样品2移动到螺旋管9内的测量线圈4部位，同时按下触发开关K₂，螺旋管9通过五十周波单波包瞬间脉冲大电流，在其工作空间内产生五十周波单波包瞬间脉冲强磁场以磁化样品2，此时，测量线圈4分别产生的信号与

信号经电子电压放大器5放大后输入电脑6进行数据处理与计算便得到测量结果；与此同时，电脑6也测量样品2的温度。

实施例3与实施例4都是稀土永磁体低温下的磁性参数测量装置，实施例3的螺旋管9所产生的磁场比实施例4的螺旋管9所产生的磁场要低一些，但是实施例3的样品2温度可以控制得比施例4的样品2温度更精确；实施例3适用于磁性材料磁热效应的测量，实施例3适用于稀土永磁体低温下磁性参数的测量。

实施例5：本发明参照图1、图2、图3、图6。用实施例4所述的低温下磁性参数测量装置测得低温下各种温度的磁化曲线，然后利用电脑软件按照以下公式进行计算与数据处理：

$\mathrm{\ΔS}=\frac{{\left({\∫}_0^H\mathrm{MdH}\right)}_{T_{i+1}}-{\left({\∫}_0^H\mathrm{MdH}\right)}_{T_i}}{T_{i+1}-T_i}$

$T=\frac{T_{i+1}+T_i}{2},$ T_i+1＞T_i

得到磁性材料的等温熵变随温度变化的曲线。

Claims (8)

1.稀土永磁体磁性参数测量装置，其特征是：包括可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器(1)，放样品(2)的样品骨架(3)、测量线圈(4)、电子电压放大器(5)和电脑及其外部设备(6)，可控硅五十周波单波包瞬间脉冲磁场发生器(1)是由并联反接的可控硅(7)和(8)、螺线管(9)、电子触发器(10)组成的，并联反接的可控硅(7)和(8)的一端与动力电源(11)的一个端点相连接，另一端与螺线管(9)串接后，与动力电源(11)另一端点连接，电子触发器(10)与可控硅(7)和(8)连接，螺旋管(9)中部设有样品骨架(3)，样品骨架(3)外表面上设有测量线圈(4)，样品骨架(3)内放有样品(2)，测量线圈(4)与电子电压放大器(5)连接，电子电压放大器(5)与电脑及其外部设备(6)连接。

2.根据权利要求1所述的稀土永磁体磁性参数测量装置，其特征是：螺旋管(9)上部设有加热炉(12)，加热炉(12)内设有测量线圈骨架(13)，测量线圈骨架(13)外表面上设有测量线圈(4)，测量线圈骨架(13)内设有样品骨架(3)，样品骨架(3)内放有样品(2)，测量线圈(4)与电子电压放大器(5)连接，电子电压放大器(5)与电脑(6)连接，加热炉(12)与加热控温装置(14)相接，样品表面贴有温度传感片(15)，温度传感片(15)与测温装置(16)连接，测温装置(16)与电脑及其外部设备(6)连接，加热炉(12)包上绝热层(20)。

3.根据权利要求1所述的稀土永磁体磁性参数测量装置，其特征是：螺旋管(9)套装在制冷腔(17)上，制冷腔(17)腔体内设有样品骨架(3)，样品骨架(3)外表面上设有测量线圈(4)，样品骨架(3)内放有样品(2)，测量线圈(4)与电子电压放大器(5)连接，电子电压放大器(5)与电脑及其外部设备(6)连接，制冷腔(17)顶部与底部表面放置有半导体制冷片(18)，半导体制冷片(18)与制冷及控温装置(19)相接，样品表面贴有温度传感片(15)，温度传感片(15)与测温装置(16)连接，测温装置(16)与电脑及其外部设备(6)连接，制冷腔(17)上包有绝热层(20)。

4.根据权利要求1所述的稀土永磁体磁性参数测量装置，其特征是：螺旋管(9)装在制冷腔(17)正下方，制冷腔(17)腔体内设有线圈骨架(13)，线圈骨架(13)外表面上设有测量线圈(4)，线圈骨架(13)内放有样品骨架(3)，样品骨架(3)内放有样品(2)，测量线圈(4)与电子电压放大器(5)连接，电子电压放大器(5)与电脑及其外部设备(6)连接，制冷腔(17)顶部与底部表面放置半导体制冷片(18)，半导体制冷片(18)与制冷及控温装置(19)相接，样品表面贴有温度传感片(15)，温度传感片(15)与测温装置(16)连接，测温装置(16)与电脑及其外部设备(6)连接，制冷腔(17)上包有绝热层(20)。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的稀土永磁体磁性参数测量装置，其特征是：测量线圈(4)由漆包线绕制而成。

6.根据权利要求2所述的稀土永磁体磁性参数测量装置，其特征是：测量线圈骨架(13)及测量线圈(4)不动，并放置于螺旋管(9)中部，样品骨架(3)与样品(2)在测量线圈骨架(13)内可上、下移动。

7.根据权利要求3所述的稀土永磁体磁性参数测量装置，其特征是：螺旋管(9)套在制冷腔(17)上并能上下移动。

8.根据权利要求4所述的稀土永磁体磁性参数测量装置，其特征是：测量线圈骨架(13)及测量线圈(4)不动，并放置于螺旋管(9)中部，样品骨架(3)与样品(2)在测量线圈骨架(13)内可上、下移动。

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