非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统及方法与流程

本申请涉及磁性材料参数测量，特别是涉及一种非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统及方法。

背景技术：

1、磁致伸缩效应是指铁磁性材料在外加磁场环境下，材料的体积或尺寸随磁化强度增加而发生相应变化的现象。磁致伸缩测量设备按照不同的测量原理通常可分为基于应变片方式的接触式磁致伸缩测量系统以及基于激光检测方式的非接触式磁致伸缩测量系统。当前主流的磁致伸缩系数测量设备基本上是基于激光检测方式的非接触式磁致伸缩测量系统，通常包括主机、测量装置和激光发射接收器三个主要部分。主流的磁致伸缩系数测量设备主要应用场景之一是测量硅钢片(也称为电工钢片)的磁致伸缩系数。

2、然而，主流的磁致伸缩系数测量设备并不适合于测量非晶合金片材的磁致伸缩系数。非晶合金通常是由超急冷凝固获得，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，故而称之为非晶合金。与硅钢片相比，非晶合金片材在磁导率、激磁电流和铁损等各方面都更为优良，非常适合用来替代硅钢片作为变压器、电感器等的铁芯材料。但是，传统的磁致伸缩系数测量设备在面对非晶合金片材的测量时，存在着显著的磁致伸缩系数测量值失真的技术问题。一方面，非晶合金片材在励磁条件下的磁性能比电工钢片更为活跃，非晶合金片材在饱和磁感应强度下的磁致伸缩系数能够达到电工钢片的10倍，因此在测量非晶合金片材的磁致伸缩系数时必须将非晶合金片材的试样的一端固定住；另一方面，由于非晶合金的生产工艺限制，非晶合金片材的表面平整度不如电工钢片，另外，非晶合金片材通常比电工钢片薄得多且刚度大，例如，电工钢片试样通常为0.5mm厚，而非晶合金片材厚度一般不超过0.03mm，这使得非晶合金片材在励磁条件下垂直方向的磁致振动比电工钢片剧烈得多，如果不采取有效的抑振措施，非晶合金片材磁致振动带来的挠曲将使磁致伸缩系数测量值显著失真，导致磁致伸缩系数测量值的重复性达不到要求的指标。电工钢片的平面外振动不大，而非晶合金片材的平面外振动很大，如不解决该振动问题则根本无法准确测量其磁致伸缩系数。

3、因此，传统的磁致伸缩系数测量设备并不能抑制非晶合金片材磁致振动带来的磁致伸缩系数测量值失真，而且也没有用于固定非晶合金片材试样一端的装置；此外，也没有用于确保非晶合金片材试样放置时的水平度的机构，这些因素叠加起来，使得在非晶合金片材试样磁致伸缩量比较大的情况下，磁致伸缩系数测量值显著失真。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统以及一种基于非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统的非晶合金片材磁致伸缩系数测量方法。

2、为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

3、一方面，提供一种非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，包括工控模组、测量模组、光学防震台以及装设在光学防震台上的单片磁导计和激光测振仪；工控模组分别电连接单片磁导计和测量模组，测量模组分别电连接单片磁导计和激光测振仪；

4、单片磁导计用于搭载待测非晶合金片材的试样，单片磁导计用于在工控模组的控制下将试样在水平方向上磁化，测量模组用于测量试样在单片磁导计提供的闭磁路条件下的磁参数并同步接收激光测振仪测量的试样的磁致伸缩量；工控模组用于根据磁参数及磁致伸缩量计算得到试样在不同励磁条件下的磁致伸缩系数；

5、其中，单片磁导计包括主体框架以及位于主体框架内的磁轭、测试绕组、水平桥、压块、光学反光镜及试样盖板，水平桥穿过测试绕组并水平地固定在磁轭上，试样盖板穿过测试绕组并置于水平桥上，水平桥和试样盖板共同限定试样沿着水平方向进行磁致伸缩移位的试样活动空间，水平桥用于搭载试样并确保试样被测试时的水平度，试样盖板用于抑制试样在与水平方向垂直的法向方向上的磁致振动移位；

6、压块设置在主体框架的一侧并用于固定试样远离激光测振仪的一端，试样盖板在试样上粘贴光学反光镜所对应的预定位置处设有开口，光学反光镜穿过预定位置处的开口并用于反射激光测振仪的光束。

7、在其中一个实施例中，试样活动空间的高度范围h为h0＜h≤2h0，其中，h0为试样的标称厚度。

8、在其中一个实施例中，在试样的标称厚度h0位于范围20μm≤h0≤30μm时，试样活动空间的高度范围为20μm＜h≤40μm。

9、在其中一个实施例中，水平桥为刚性且弹性模量不低于1gpa的打孔桥或非打孔桥，试样盖板为刚性且弹性模量不低于1gpa的盖板。

10、在其中一个实施例中，试样盖板为u形槽盖板，水平桥为u形槽的水平桥，水平桥的槽内宽度大于试样盖板的槽外宽度。

11、在其中一个实施例中，试样盖板的重量为试样的重量的至少10倍。

12、在其中一个实施例中，水平桥相对试样的一面和试样盖板相对试样的一面均粘附有润滑膜，润滑膜与试样之间的摩擦系数小于0.15。

13、在其中一个实施例中，润滑膜为聚四氟乙烯膜。

14、在其中一个实施例中，在试样盖板的两个侧边的润滑膜上额外粘附有预定厚度的薄膜；薄膜用于调整水平桥和试样盖板共同限定的试样活动空间的高度。

15、另一方面，还提供一种基于非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统的非晶合金片材磁致伸缩系数测量方法，包括步骤：

16、在非晶合金片材的试样的预定位置处粘贴对应于激光测振仪的光学反光镜；

17、将试样穿过测试绕组放置在水平桥上并通过压块将试样远离激光测振仪的一端夹固在主体框架上；

18、将试样盖板穿过测试绕组并配合水平桥盖住试样；光学反光镜穿过试样盖板的预定位置处的开口；

19、通过工控模组控制单片磁导计向试样提供闭磁路条件并通过激光测振仪测量试样的磁致伸缩量；

20、通过测量模组测量试样在闭磁路条件下的磁参数并同步接收磁致伸缩量；

21、通过工控模组处理磁参数和磁致伸缩量，计算得到试样在不同励磁条件下的磁致伸缩系数。

22、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

23、上述非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统及方法，基于对非晶合金片材平面外振动很大对其磁致伸缩系数测量的影响特点分析，专门设计了新的测量系统结构，采用水平桥和试样盖板共同限定试样沿着水平方向进行磁致伸缩移位的试样活动空间，同时进一步通过试样盖板抑制试样在垂直于水平方向的法向方向上的磁致振动移位，从而避免非晶合金片材磁致振动带来的磁致伸缩系数测量值失真，使磁致伸缩系数测量值的重复性达到规定指标。

技术特征：

1.一种非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，包括工控模组、测量模组、光学防震台以及装设在所述光学防震台上的单片磁导计和激光测振仪；所述工控模组分别电连接所述单片磁导计和所述测量模组，所述测量模组分别电连接所述单片磁导计和所述激光测振仪；

2.根据权利要求1所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，所述试样活动空间的高度范围h为h0＜h≤2h0，其中，h0为所述试样的标称厚度。

3.根据权利要求2所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，在所述试样的标称厚度h0位于范围20μm≤h0≤30μm时，所述试样活动空间的高度范围为20μm＜h≤40μm。

4.根据权利要求1至3任一项所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，所述水平桥为刚性且弹性模量不低于1gpa的打孔桥或非打孔桥，所述试样盖板为刚性且弹性模量不低于1gpa的盖板。

5.根据权利要求4所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，所述试样盖板为u形槽盖板，所述水平桥为u形槽的水平桥，所述水平桥的槽内宽度大于所述试样盖板的槽外宽度。

6.根据权利要求4所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，所述试样盖板的重量为所述试样的重量的至少10倍。

7.根据权利要求1所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，所述水平桥相对所述试样的一面和所述试样盖板相对所述试样的一面均粘附有润滑膜，所述润滑膜与所述试样之间的摩擦系数小于0.15。

8.根据权利要求7所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，所述润滑膜为聚四氟乙烯膜。

9.根据权利要求7所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统，其特征在于，在所述试样盖板的两个侧边的所述润滑膜上额外粘附有预定厚度的薄膜；所述薄膜用于调整所述水平桥和所述试样盖板共同限定的所述试样活动空间的高度。

10.一种基于权利要求1至9中任一项所述的非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统的非晶合金片材磁致伸缩系数测量方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

技术总结本申请涉及一种非晶合金片材磁致伸缩系数测量系统及方法，基于对非晶合金片材平面外振动很大对其磁致伸缩系数测量的影响特点分析，专门设计了新的测量系统结构，采用水平桥和试样盖板共同限定试样沿着水平方向进行磁致伸缩移位的试样活动空间，同时进一步通过试样盖板抑制试样在垂直于水平方向的法向方向上的磁致振动移位，从而避免非晶合金片材磁致振动带来的磁致伸缩系数测量值失真，使磁致伸缩系数测量值的重复性达到规定指标。技术研发人员：周新华受保护的技术使用者：长沙天恒测控技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23