专利名称：磁热效应测量系统及方法
技术领域：
本发明涉及磁热领域，尤其涉及磁热效应测量系统及方法。
背景技术：
磁制冷是以磁性材料为工作物质的制冷技术，是由磁性材料自身的磁热效应来实现制冷的。磁热效应是磁性材料的一种固有特性，具体是绝热过程中磁性材料的温度随周围磁场强度的改变而变化的现象；进而，一般用绝热温变(即绝热过程中样品的温度变化值)来表征磁性材料的磁热效应，绝热温变可以直观地反映出磁性材料的制冷能力。由于磁制冷技术较节约能源，而且较为环保，因此有望取代传统的气体压缩式制冷技术，而成为一种绿色新型制冷技术。磁制冷技术在应用过程中，需要考虑到磁性材料的磁热效应，以此衡量磁性材料的制冷能力；因此需要测量出磁性材料的磁热效应，也就是测量出磁性材料的绝热温变。传统的磁热效应测量系统，主要包括:样品测试杆，半闭合形的永磁体，移动组件；其中，样品测试杆用于放置样品，样品测试杆放置在永磁体的半闭合空间内，半闭合形的永磁体的磁化方向固定，能够为样品提供固定不变的磁场环境；同时，样品测试杆和永磁体均位于恒温组件中，由恒温组件为样品提供温度环境；移动组件与样品测试杆连接，可驱动样品测试杆抽离永磁体的磁场环境或者进入该磁场环境，进而测得在某一环境温度下，当样品抽离磁场或进入磁场的状态下，样品的温度变化值。然而，上述测量系统中，半闭合形的永磁体提供的磁场强度是固定不变的，从而在测量过程中，只能通过驱动样品进入磁场环境或抽离磁场环境，以实现样品所在空间的磁场变化，进而只能测得单一磁场变化量下样品的温度变化值；从而在分析样品的磁制冷能力时，也只能根据单一磁场变化量下样品的温度变化值来分析，准确性较低。
发明内容
本发明提出了磁热效应测量系统及方法，能够测得多种磁场变化量下样品的温度变化值。为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:磁热效应测量系统，包括:温度装置，采集装置和依次嵌套的多个管状的永磁体；多个所述永磁体，均由多个小磁体环状拼接而成,且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；多个所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；多个所述永磁体能够相对转动，用于为所述样品测试空间提供可变化的磁场；所述温度装置，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；所述采集装置，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。进一步地，每个所述永磁体中，所述多个小磁体的磁化方向沿圆周方向排列成海尔贝克Hallbach 阵列。进一步地，所述依次嵌套的多个管状的永磁体为内外嵌套的两个所述永磁体；并且位于外部的所述永磁体为可以旋转的永磁体。进一步地，所述依次嵌套的多个管状的永磁体为内中外嵌套的三个所述永磁体；并且位于中部的所述永磁体为可以旋转的永磁体。进一步地，进一步包括相互连接的磁场控制组件和伺服电机；所述磁场控制组件，用于确定当前磁场强度，并将该当前磁场强度发送至所述伺服电机；所述伺服电机，用于根据所述当前磁场强度带动所述可以旋转的永磁体转动。进一步地，还包括:输入组件和角度确定组件；输入组件，用于接收用户输入的所述当前磁场强度；角度确定组件，用于根据所述当前磁场强度、以及所述样品测试空间内的磁场强度与位于外部的所述永磁体的旋转角度的对应关系，确定所述可以旋转的永磁体的当前旋转角度；所述磁场控制组件，用于将所述当前旋转角度发送至所述伺服电机；所述伺服电机，用于驱动所述可以旋转的永磁体转动所述当前旋转角度。进一步地，进一步包括:零磁场位置组件，用于预先确定所述空间内的磁场为零时，所述可以旋转的永磁体的零磁场位置；所述磁场控制组件，进一步用于在所述可以旋转的永磁体转动了所述当前旋转角度后，向所述伺服电机发送所述零磁场位置的信息；所述伺服电机，进一步用于驱动所述可以旋转的永磁体旋转到所述零磁场位置。进一步地，所述温度装置包括相互连接的半导体冷阱和导热管；所述导热管设置于所述样品测试空间内；所述半导体冷阱设置在所述样品测试空间的一端；所述半导体冷阱，用于将冷阱的温度调整到所述当前环境温度，并将该当前环境温度传递给所述导热管。进一步地，该系统进一步包括:性能确定组件，用于根据所述当前环境温度、以及每一种磁场变化量下测得的样品的温度变化值，绘制出在所述当前环境温度下，以所述温度变化值和磁场变化量为参数的磁热效应曲线；并根据绘制出的曲线确定所述样品的磁制冷能力；和/ 或，样品盒，所述样品盒设有覆盖所述导热管的开口端的一端，还设有放置样品的腔体；所述腔体上设有开口 ；所述开口处设有盖子；和/ 或，所述采集装置为PtlOOO温度传感器，且该温度传感器粘贴在所述样品上。磁热效应测量方法，包括:依次嵌套的多个管状永磁体围绕成样品测试空间；多个所述永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；通过多个所述管状永磁体相对转动为所述样品测试空间提供可变化的磁场；为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；
在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。与现有技术相比，本发明提供的磁热效应测量系统及方法，由依次嵌套的多个管状永磁体围绕形成样品测试空间；其中，多个所述永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化，并且多个所述管状永磁体能够相对转动，从而当发生相对转动时，会使多个永磁体的相对位置发生变化时，进而使小磁体间的磁场叠加或抵消，进而使得所述样品测试空间的磁场强度发生变化，从而为样品测试空间提供不同的磁场强度，当样品放置在上述空间中时，该变化的磁场为样品提供磁热效应的磁场测量环境；还设有温度装置为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；最后采集装置在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。也就是说，在调节到某一当前环境温度后，控制上述空间内的磁场发生变化，而且每次磁场变化都可以不同，并针对每一次磁场变化均测得样品的温度变化值；由此可知，本发明提供的磁热效应测量系统及方法，能够测得多种磁场变化量下样品的温度变化值。此外，本发明提供的技术方案还可以达到下列技术效果:( I)设置多个永磁体，磁场叠加或抵消时排列组合较多，使得空间内的磁场强度的最大值更大，最小值更小，因而测量的磁场范围更宽。(2)Halbach阵列类型的永磁体是一种新型永磁体排列方式，它将不同磁化方向的磁体按照一定的顺序排列，很容易得到在空间较理想分布的磁场，因而三个这种类型的永磁体组成可变永磁系统时，空间的磁场强度随永磁体的相对位置变化而呈规律性变化，因而降低了空间场强的控制难度，此外Halbach阵列类型的永磁体得到的磁场可以集中在磁体的中心位置，获得的场强大。(3)半导体冷阱是一种高精密度的制冷和制热仪器，其所用的制冷介质-半导体具有负的电阻温度系数，因而具有较宽的变温范围，目前可以达到-50-80°C，因而测量磁热效应的范围更广。(4) PtlOOO温度传感器测温精度高，可以减小测量误差。(5)设置样品盒，可以避免样品和环境进行热交换导致的测量误差，此外，样品盒的一端覆盖导热管的开口端后，可以避免测试环境与外部环境进行热交换，导致测试环境中的实际温度与所需温度不符，从而影响测试数据的可靠性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例三提供的一种磁热效应测量系统的结构示意图2为本发明实施例四提供的另一种磁热效应测量系统的结构示意图；图3为磁热效应测量系统的优选结构图；图4为内外嵌套的两个永磁体的放大图；图5为半导体冷阱和导热管的连接图；图6为样品盒的剖视图；图7为本发明实施例五提供的一种磁热效应测量方法的流程图；图8为本发明实施例六提供的另一种磁热效应测量方法的流程图。附图标记:1-内磁体，2-外磁体，3-温度装置，4-采集装置，5-控制装置，51-输入组件，52-角度确定组件，53-磁场控制组件，54-温度控制组件，55-零磁场位置组件，56-性能确定组件，6-伺服电机，7-半导体冷阱，8-导热管，9-样品盒，10-腔体，11-同步带，12-控制柜。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一本实施例提供了一种磁热效应测量系统，包括:温度装置，采集装置和依次嵌套的多个管状的永磁体；多个所述永磁体，均由多个小磁体环状拼接而成,且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；多个所述永磁体能够相对转动，用于为所述样品测试空间提供可变化的磁场；所述温度装置，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；所述采集装置，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。上述测量系统由依次嵌套的多个管状永磁体围绕形成样品测试空间。其中，多个所述永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化，并且多个所述管状永磁体能够相对转动，从而当发生相对转动时，会使多个永磁体的相对位置发生变化时，进而使小磁体间的磁场叠加或抵消，进而使得所述样品测试空间的磁场强度发生变化，从而为样品测试空间提供不同的磁场强度，当样品放置在上述空间中时，该变化的磁场为样品提供磁热效应的磁场测量环境。还设有温度装置为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度。最后采集装置在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。也就是说，在调节到某一当前环境温度后，控制上述空间内的磁场发生变化，而且每次磁场变化都可以不同，并针对每一次磁场变化均测得样品的温度变化值。由此可知，本实施例提供的磁热效应测量系统及方法，能够测得多种磁场变化量下样品的温度变化值。
此外，本实施例中的依次嵌套的多个永磁体可以为两个、三个、四个等等，当嵌套的永磁体数量越多时，其相互转动产生的磁场的排列组合越多，即可以提供的磁场范围更广，进而适用的样品更多，可见，本发明的测量系统适用范围广泛。实施例二针对实施例一，本实施例提供了一种磁热效应测量方法，具体地，参见图7，该方法包括:第一步:依次嵌套的多个管状永磁体围绕成样品测试空间；多个所述永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；通过多个所述管状永磁体相对转动为所述样品测试空间提供可变化的磁场；第二步:为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；第三步:在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。实施例三为了进一步说明本发明的创新点，本实施例提供了另一种磁热效应测量系统，参见图1，该系统包括:内外嵌套的两个管状永磁体，为了方便描述，位于内层的永磁体为内磁体1，位于外部的永磁体为外磁体2 ;温度装置3，采集装置4 ；两个所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；两个所述永磁体的特征及性质与实施例一中的所述永磁体相同；所述温度装置3，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；所述采集装置4，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值；其中，磁场变化量即为在一次温度变化值的测量过程中，样品测试空间(样品所在空间)的磁场的变化大小。实施例四为了更清楚地说明上述实施例二提供的磁热效应测量系统，本实施例给出一种优选方式来具体阐述该测量系统:该系统中，内外嵌套的两个管状永磁体均为海尔贝克(Hallbach)阵列的永磁体，也就是说每个永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿周向依次变化；且每个永磁体的横截面的形状均为圆环；Hallbach阵列是一种新型永磁体排列方式，它将不同磁化方向的磁体按照一定的顺序排列，使得阵列一边的磁场显著增强而另一边显著减弱，且很容易得到在空间较理想正弦分布的磁场；内磁体和外磁体能够相对转动，通过相对转动可调整内磁体围成的空间内的磁场强度；优选地，在本实施例中，内磁体固定，外磁体可转动；且，所述的采集装置为温度传感器；具体地，参见图2，该系统包括:内外嵌套的呈管状的内磁体I和外磁体2，温度装置3，温度传感器4，控制装置5，伺服电机6 ；其中，内磁体I和外磁体2均为Hallbach阵列的永磁体，用于为样品测试空间提供可变化的磁场；具体地，内磁体内部围成的空间可放置样品；
内磁体I和外磁体2的横截面的形状均为圆环；内磁体I和外磁体2中，所述多个小磁体的磁化方向沿周向排列成海尔贝克Hallbach 阵列；优选地，内磁体I中的小磁体，与相邻的外磁体2中的小磁体的磁化方向相同；也就是说，内磁体I和外磁体2的阵列结构以及磁化方向的分布相同；这样，在与径向重合的磁化方向上将呈现出方向基本一致的磁场，且磁场较强；温度装置3，用于为样品测试空间调节出不同的当前环境温度；温度传感器4，粘贴在样品上，用于在温度装置3调节的每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值；也就是说，在每一种当前环境温度下，针对每一次磁场变化均测出样品的温度变化值；而且每次的磁场变化量不同，进而就可以测得多种磁场变化量下样品的温度变化值；优选地，该温度传感器3为PtlOOO温度传感器；控制装置5，优选地，采用可编程自动控制器(PAC)实现，内部固化有测量程序，包括:输入组件51，角度确定组件52，磁场控制组件53，温度控制组件54，零磁场位置组件55，性能确定组件56 ;具体地:输入组件51，用于接收用户输入的当前磁场强度、测温范围和测量间隔温度；角度确定组件52，用于根据所述当前磁场强度、以及所述空间内的磁场强度与位于外部的所述永磁体的旋转角度的对应关系，确定位于外部的所述永磁体的当前旋转角度；因为内磁体和外磁体均是由多个磁化方向依次变化的小磁体环形拼接而成，那么在内磁体和外磁体相对转动时，内磁体围成的空间内的磁场会发生叠加或抵消，进而使得磁场发生变化；而且，当内磁体固定不动时，空间内的磁场与外磁体转动的角度具有 对应关系，因此可根据该一一对应关系，将用户输入的当前磁场强度换算成外磁体的旋转角度，以方便对外磁体进行驱动操作；相应地，磁场控制组件53，用于将所述当前旋转角度发送至伺服电机6 ；伺服电机6，用于驱动外磁体转动所述当前旋转角度，进而使得内磁体内部围成的空间内的磁场发生变化，也就是为样品所在空间提供了变化的磁场；控制装置5还包括:温度控制组件54，用于将所述测温范围内的最低温度确定为所述当前环境温度，并将该当前环境温度发送至温度装置3 ；相应地，温度装置3，用于将样品所在环境的温度调整到所述当前环境温度；然后在该当前环境温度下，测得磁场发生变化时样品的温度变化值；此时，温度传感器4可采集到样品在当前磁场强度下的当前温度，记为Tl ；控制装置5还包括:零磁场位置组件55，用于预先确定所述空间内的磁场为零时，外磁体的零磁场位置；本实施例中，以升温降磁场为例，来阐述磁热效应测量系统，其中，升温指的是控制温度装置逐步升高当前环境温度，降磁指的是将样品所在空间的磁场由非零的当前磁场强度变化到零磁场；具体地:所述磁场控制组件53，进一步用于在外磁体转动了所述当前旋转角度后，向所述伺服电机6发送所述零磁场位置的信息；所述伺服电机6，进一步用于驱动外磁体旋转到所述零磁场位置；此时，温度传感器4可采集到样品在零磁场下的当前温度，记为T2 ;进而，由Tl和T2可得知在当前环境温度下，空间内的磁场由当前磁场强度变化值到零磁场时样品的温度变化值，进而得到一个温度变化值的测量数据；本实施例中，通过将空间内的磁场由用户输入的非零的当前磁场强度转换到零磁场，以实现样品所在空间的磁场变化；当然，也可以根据用户前后两次输入的不同的当前磁场强度，以实现样品所在空间的磁场变化，即先根据用户前次输入的当前磁场强度，采集得到样品的当前温度，再根据用户后一次输入的当前磁场强度，再采集得到样品的当前温度；所述温度控制组件54，进一步用于在完成一次温度变化值的测量后，根据所述测量间隔温度，将所述当前环境温度增加所述间隔温度，以进行下一次测量；同时，输入组件51可重新接收用户输入的不同的当前磁场强度，该当前磁场强度不同于前次输入的磁场强度；角度确定组件52根据该不同的当前磁场强度得到不同于前次的外磁体的当前旋转角度，进而磁场控制组件43将该当前旋转角度发送至伺服电机5，从而伺服电机5驱动外磁体转动当前旋转角度，此时空间内形成的当前磁场强度不同于前次的当前磁场强度，这样，当空间内再次变化为零磁场时，产生的磁场变化量不同于前次，进而可得到另一个温度变化值的测量数据；相应地，控制装置5还包括:性能确定组件56，用于根据所述当前环境温度、以及每一种磁场变化量下测得的样品的温度变化值，绘制出在所述当前环境温度下，以所述温度变化值和磁场变化量为参数的磁热效应曲线；并根据绘制出的曲线确定所述样品的磁制冷能力；也就是说，可以根据绘制出的曲线分析出样品在哪种磁场变化量下温度变化较大，也就是磁制冷效果较好，可有效提高磁制冷效率，而且基于多种磁场变化量下对样品的磁制冷能力的分析准确性较高。下面给出磁热效应测量系统的一种优选结构图，参见图3至图6 ；内磁体I和外磁体2端面上所示的箭头方向即为每块小磁体的磁化方向；温度装置3包括相互连接的半导体冷阱7和导热管8 ；所述半导体冷阱7呈柱状，导热管8连接至半导体冷阱7的端面；优选地，导热管与所述温度控制组件54连接，用于将冷阱的温度调整到所述当前环境温度，并将该当前环境温度传递给所述导热管8 ；所述导热管8，插入所述空间中，用于放置样品，并将所述当前环境温度传递给所述样品；优选地，所述导热管8为铜管；此外，为了方便放置样品，该系统还包括:样品盒9，所述样品盒设有覆盖所述导热管8的开口端的一端；该样品盒9插入所述导热管8内，固定放置在导热管的中间；所述样品盒9的底部形成腔体10，该腔体10与盖子11相互配合，用于将样品固定放置在所述腔体10内；导热管8可将当前环境温度传递给样品盒9内放置的样品，为样品提供环境温度；且，为了使得温度传感器对样品的当前温度的采集更加灵敏，以提高测量效率，该PtlOOO温度传感器粘贴在所述样品上；伺服电机6的输出轴上设置有齿轮10，外磁体2的外周壁上形成一圈齿，伺服电机6通过同步带11，实现齿轮10与外磁体2的外周壁上形成的一圈齿相互配合，以联动外磁体，也就是带动外磁体转动相应角度；当然，伺服电机也可以通过链条、涡轮蜗杆实现对外磁体的联动；为了便于放置，上述磁场控制组件、温度控制组件、性能确定组件均可设置在控制柜12中；本实施例中的两个永磁体，其制作材料包括稀土永磁、铁氧体、铝镍钴等。本实施例提供的磁热效应测量系统，通过内外嵌套的Hallbach阵列的永磁体，内磁体内部形成的柱形空间插有导热管，导热管内固定放置有样品盒，从而当转动外磁体时，柱形空间内的磁场发生变化，进而为样品的磁热效应测量提供磁场测量环境；而且可根据用户的输入，设定任意值的磁场强度，也就可以使得磁场变化量可以是多种，从而可以测量出多种磁场变化量的磁场变化前后样品的温度变化值，也就得到一组测量数据，表征了样品的磁热效应，便于对样品的制冷能力进行分析；而且，本实施例中，采用半导体冷阱为样品所在环境提供当前环境温度，由于半导体冷阱自身的性能，其可调控的温度范围在-50 80°C，而且其升降温速度较快，有效提高测量效率；此外，本实施例中采用PtlOOO温度传感器进行样品的当前温度的测量，而且该温度传感器贴在样品表面，有效提高采集的灵敏度，而且采集到的温度值可精确到小数点后两位；进一步地，由于控制装置提供了输入组件，供用户根据实际需要输入相应的参数，如当前磁场强度、测温范围、测量温度间隔等，使得本测量系统较为灵活，适用性较广，提高用户体验度；而且，本实施例提供的磁热效应测量系统，可实现多功能测量，例如升温降磁的测量方式、升温升磁的测量方式、降温降磁的测量方式、降温升磁的测量方式。实施例五上述实施例三至实施例四提供了本发明中的一种优选方式，即内外嵌套的两个永磁体组成的测量系统，为了进一步说明本发明的产品可以采用多种优选方式，以下实施例五提供了另一种磁热效应测量系统:如图7所示，本系统主要是由内中外嵌套的三个所述永磁体组成；并且位于中部的所述永磁体为可以旋转的永磁体；同样，所述永磁体的特征可以与实施例四相同，并且也设有温度装置3，温度传感器4，控制装置5，伺服电机6 ;并且伺服电机6与中部的所述永磁体连接。此外，本实施例的系统同样可以添加磁场控制组件、输入组件、角度确定组件、零磁场位置组件和性能确定组件等，以提高本测量系统的操作自动化。实施例六针对实施例四，本实施例提供了另一种磁热效应测量方法，本实施例中以升温降磁的测量方法为例；参见图8，该方法包括:步骤801:通过内外嵌套的两个Hallbach阵列永磁体，为样品所在空间提供可变化的磁场；其中，两个永磁体能够相对转动，且两个永磁体的横截面的形状均为圆环；两个永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿周向依次变化；步骤802:接收用户输入的当前磁场强度、测温范围和测量间隔温度；该当前磁场强度为非零磁场强度；步骤803:预先确定空间内的磁场为零时，外磁体的零磁场位置；该空间为位于内层的永磁体围成的空间；步骤804:根据所述当前磁场强度、以及所述空间内的磁场强度与外磁体的旋转角度的对应关系，确定外磁体的当前旋转角度；步骤805:驱动外磁体转动当前旋转角度；步骤806:根据测温范围，控制半导体冷阱制冷，降温至测温范围内的最低温度，作为当前环境温度；步骤807:采集样品的当前温度，记为Tl ；步骤808:驱动外磁体转动到零磁场位置；步骤809:采集样品的当前温度，记为T2;步骤810:根据Tl和T2，得到在磁场由当前磁场强度变化至零磁场时，样品的温度变化值；这样，得到在当前环境温度下，针对一种磁场变化量的磁场变化前后样品的温度变化值；接下来，重复上述步骤801-步骤810的操作，接收用户输入的不同于前次的当前磁场强度，以此类推，得到在当前环境温度下，多种磁场变化量的磁场变化前后样品的温度变化值；步骤811:根据所述当前环境温度、以及每一种磁场变化量下测得的样品的温度变化值，绘制出在所述当前环境温度下，以所述温度变化值和磁场变化量为参数的磁热效应曲线；并根据绘制出的曲线确定所述样品的磁制冷能力；下面通过改变当前环境温度，得到另一组样品变化值的测量数据:步骤812:根据测量间隔温度，控制半导体冷阱由前次的当前环境温度升温一个温度间隔；直到当前环境温度达到测温范围内的最高温度，即可结束测量过程；步骤813:驱动外磁体返回原位置，等待接收用户输入的当前磁场强度，以进行下
一次测量。本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机的可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后应说明的是:以上实施例仅用以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:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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精神和范围。
权利要求
1.磁热效应测量系统，其特征在于，包括:温度装置，采集装置和依次嵌套的多个管状的永磁体； 多个所述永磁体，均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；多个所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；多个所述永磁体能够相对转动，用于为所述样品测试空间提供可变化的磁场； 所述温度装置，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度； 所述采集装置，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。
2.如权利要求1所述的磁热效应测量系统，其特征在于， 每个所述永磁体中，所述多个小磁体的磁化方向沿圆周方向排列成海尔贝克Hallbach阵列。
3.如权利要求2所述的磁热效应测量系统，其特征在于，所述依次嵌套的多个管状的永磁体为内外嵌套的两个所述永磁体；并且位于外部的所述永磁体为可以旋转的永磁体。
4.如权利要求2所述的磁热效应测量系统，其特征在于，所述依次嵌套的多个管状的永磁体为内中外嵌套的三个所述永磁体；并且位于中部的所述永磁体为可以旋转的永磁体。
5.如权利要求3或4所述的磁热效应测量系统，其特征在于，进一步包括相互连接的磁场控制组件和伺服电机； 所述磁场控制组件， 用于确定当前磁场强度，并将该当前磁场强度发送至所述伺服电机； 所述伺服电机，用于根据所述当前磁场强度带动所述可以旋转的永磁体转动。
6.如权利要求5所述的磁热效应测量系统，其特征在于，还包括:输入组件和角度确定组件； 输入组件，用于接收用户输入的所述当前磁场强度； 角度确定组件，用于根据所述当前磁场强度、以及所述样品测试空间内的磁场强度与位于外部的所述永磁体的旋转角度的对应关系，确定所述可以旋转的永磁体的当前旋转角度； 所述磁场控制组件，用于将所述当前旋转角度发送至所述伺服电机； 所述伺服电机，用于驱动所述可以旋转的永磁体转动所述当前旋转角度。
7.如权利要求6所述的磁热效应测量系统，其特征在于，进一步包括:零磁场位置组件，用于预先确定所述空间内的磁场为零时，所述可以旋转的永磁体的零磁场位置； 所述磁场控制组件，进一步用于在所述可以旋转的永磁体转动了所述当前旋转角度后，向所述伺服电机发送所述零磁场位置的信息； 所述伺服电机，进一步用于驱动所述可以旋转的永磁体旋转到所述零磁场位置。
8.如权利要求7所述的磁热效应测量系统，其特征在于，所述温度装置包括相互连接的半导体冷阱和导热管；所述导热管设置于所述样品测试空间内；所述半导体冷阱设置在所述样品测试空间的一端； 所述半导体冷阱，用于将冷阱的温度调整到所述当前环境温度，并将该当前环境温度传递给所述导热管。
9.如权利要求8所述的磁热效应测量系统，其特征在于，该系统进一步包括: 性能确定组件，用于根据所述当前环境温度、以及每一种磁场变化量下测得的样品的温度变化值，绘制出在所述当前环境温度下，以所述温度变化值和磁场变化量为参数的磁热效应曲线；并根据绘制出的曲线确定所述样品的磁制冷能力； 和/或， 样品盒，所述样品盒设有覆盖所述导热管的开口端的一端，还设有放置样品的腔体；所述腔体上设有开口 ；所述开口处设有盖子； 和/或， 所述采集装置为Ptiooo温度传感器，且该温度传感器粘贴在所述样品上。
10.磁热效应测量方法，其特征在于，包括: 依次嵌套的多个管状永磁体围绕成样品测试空间；多个所述永磁体均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；通过多个所述管状永磁体相对转动为所述样品测试空间提供可变化的磁场； 为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度； 在每一种当前环境温度下， 针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。
全文摘要
本发明属于磁热领域，具体为磁热效应测量系统及方法，能够测得磁性材料在多种磁场变化量下的温度变化值。该系统包括温度装置，采集装置和依次嵌套的多个管状的永磁体；多个所述永磁体，均由多个小磁体环状拼接而成，且每个所述永磁体中，多个小磁体的磁化方向沿圆周方向依次变化；多个所述永磁体围绕成的中心空间为样品测试空间；多个所述永磁体能够相对转动，用于为所述样品测试空间提供可变化的磁场；所述温度装置，用于为所述样品测试空间调节出不同的当前环境温度；所述采集装置，用于在每一种当前环境温度下，针对每一种磁场变化量的磁场变化，测量出磁场变化前后样品的温度变化值。
文档编号G01N25/20GK103163177SQ20131007292
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者金培育, 黄焦宏, 杨占峰, 琚建勇, 许涛, 马志鸿, 闫宏伟, 刘翠兰, 程娟, 邓沅, 张涛, 张英德, 李兆杰 申请人:包头稀土研究院