一种智能纳米粉末消磁器及消磁方法与流程

本发明涉及消磁器领域，具体涉及一种智能纳米粉末消磁器及消磁方法。

背景技术：

现有技术中的消磁器大多采用低频大电流产生按指数规律逐渐减小的交变磁场，以达到消磁的目的。当消磁对象的尺寸相对较大时，现有技术的消磁器能起到较好的消磁效果。但是，在实际使用常常需要对纳米级的尺寸极小的物质进行消磁。如在做透射电镜时需要对纳米级的金属及其氧化粉末进行氧化，否则容易出现粉末团聚的问题。而现有技术中的消磁器在对直径在100nm以下的粉末进行消磁时，由于其消磁磁场的大小不易控制，当消磁磁场过大时，会使粉末在消磁时产生热效应而烧结成块状物。即现有技术中的消磁器在对纳米粉末消磁时会破坏消磁对象的自身形态。因此，在对纳米级的粉末进行消磁时，对于消磁磁场的磁场大小的控制是消磁的关键。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种智能纳米粉末消磁器及消磁方法。本发明能精确控制消磁电流的频率、消磁时间、消磁次数、消磁磁场的强度等，可根据不同的消磁对象制订不同的消磁方案，尤其适用于纳米级的粉末消磁。

本发明所述的一种智能纳米粉末消磁器，包括控制模块、幅度放大模块、功率放大模块和消磁线圈；所述的控制模块的信号输出端连接幅度放大模块的信号输入端，所述的幅度放大模块的信号输出端连接功率放大模块的信号输入端，所述的功率放大模块与消磁线圈电性连接。

优选地，所述的控制模块根据输入的控制指令生成正弦波信号输入到幅度放大模块中；所述的幅度放大模块对正弦波信号进行幅度放大后输入到功率放大模块中；所述的功率放大模块对正弦波信号进行功率放大后生成消磁电流，并将消磁电流输入到消磁线圈中产生消磁磁场；所述的控制指令包括消磁次数、消磁时间和消磁电流频率。

优选地，所述的控制模块包括stm32单片机，还包括与stm32单片机电性连接的时钟电路和复位电路。

优选地，还包括电容触摸屏，所述的电容触摸屏与控制模块信号交互。

优选地，还包括用于为控制模块、幅度放大模块、功率放大模块和电容触摸屏供电的稳压电源模块。

优选地，所述的幅度放大模块为程控电压放大器，所述的程控电压放大器包括vca821芯片。

优选地，所述的功率放大模块包括tda7294芯片。

优选地，所述的消磁线圈为高频线圈，在所述的高频线圈的两个端面处均设有有机玻璃板，在其中一块有机玻璃板远离高频线圈的表面上设有高频铁氧磁条，所述的高频铁氧磁条围绕端面的中心位置均匀布置。

优选地，所述的消磁线圈呈圆盘状，其直径为130mm-150mm；所述的有机玻璃板为正方体，其边长为170mm-190mm，厚度为3mm-5mm。

一种消磁方法为：控制模块根据输入的控制指令生成正弦波信号，将正弦波信号进行幅度放大和功率放大后输入到消磁线圈中产生消磁磁场。

本发明所述的一种智能纳米粉末消磁器及消磁方法，其优点在于：

1、控制模块根据控制指令生成正弦波信号，正弦波信号经过幅度放大模块进行幅度放大，然后经过功率放大模块进行功率放大后为消磁线圈提供消磁电流，消磁电流在消磁线圈处产生消磁磁场对需要消磁的对象进行消磁。由于正弦波信号由控制模块产生，可通过控制模块精确控制消磁电流的频率、消磁时间、消磁次数、消磁磁场的强度等，可根据不同的消磁对象制订不同的消磁方案。且消磁过程通过控制模块自动控制，无需人工调节。本发明能对不同大小的消磁对象进行消磁，尤其适用于纳米级的粉末消磁，能精确控制消磁磁场的强弱，解决了粉末因磁场过大而导致烧结成块的问题。

2、单片机控制稳定，成本较低，适合作为本发明的控制模块的控制元件。

3、stm32系列的单片机，具有高性能、低成本、低能耗的优点。

4、电容触摸屏用于根据控制模块输出的信号，显示消磁器的相关信息，即显示消磁过程的相关信息，并可通过电容触摸屏向控制模块输入相关指令，主要用于输入消磁过程的相关参数。电容触摸屏具有操控方便的优点，通过电容触摸屏实现人机交互。

5、稳压电源模块可以输出不同的电压，如±20v、+5v、+3.3v等，以满足不同模块的工作电压需求。

6、程控电压放大器具有可通过程序控制的特点，可对其放大幅度进行控制，使本发明能够更好地控制消磁过程的相关参数。vca821芯片具有增益放大效果好、不需要外部缓冲电路的优点，其电压控制增益呈线性变化，具有良好的可控制性。

7、tda7294芯片具有体积小、输出功率大、失真小和保护功能完善的优点。适合作为本发明的功率放大模块的核心元件。由该芯片构成的功率放大模块具有频带宽、功率大，能满足不同的消磁电流的放大，适用范围广的优点。

8、有机玻璃板用于固定消磁线圈，围绕端面中心均匀布置的高频铁氧磁条在线圈通电后能线性增强消磁线圈的磁感应强度，可通过控制消磁电流的参数控制消磁线圈产生的消磁磁场强度。由于高频铁氧磁条的磁感应强度与消磁电流的大小呈线性关系，所以高频铁氧磁条在增强了消磁线圈的磁感应强度的同时，也增强了消磁线圈的可控制性。

9、消磁线圈形状和尺寸能获得良好的消磁磁场，有机玻璃板的形状和尺寸加工方便，固定效果好。

附图说明

图1是本发明一种智能纳米粉末消磁器的模块框图；

图2是幅度放大模块的电路图；

图3是功率放大模块的电路图；

图4是消磁线圈的俯视图；

图5是消磁线圈的主视图；

图6是本发明一种消磁方法的步骤流程图。

附图标记说明：1-控制模块，2-幅度放大模块，3-功率放大模块，4-消磁线圈，5-电容触摸屏，6-有机玻璃板，61-高频铁氧磁条。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种智能纳米粉末消磁器，包括控制模块1、幅度放大模块2、功率放大模块3和消磁线圈4；所述的控制模块1的信号输出端连接幅度放大模块2的信号输入端，所述的幅度放大模块2的信号输出端连接功率放大模块3的信号输入端，所述的功率放大模块3与消磁线圈4电性连接。

本发明的工作原理为：控制模块1根据控制指令生成正弦波信号，经过幅度放大模块2进行幅度放大，达到足以驱动功率放大模块3的电压幅度后输入到功率放大模块3中。功率放大模块3对信号进行功率放大，然后由放大后的信号向消磁线圈4输送消磁电流。消磁电流进入消磁线圈4后产生垂直方向的交变磁场，该磁场即消磁磁场。消磁磁场对磁场内的消磁对象进行消磁。通过控制模块控制所产生的正弦波的频率和幅度，可控制消磁电流的频率、消磁时间、消磁次数、消磁磁场的强度等，根据不同的消磁对象制订不同的消磁方案。

消磁过程通过控制模块自动控制，无需人工调节。本发明尤其适用于纳米级的粉末消磁，能有效控制消磁磁场的强弱，解决了粉末因磁场过大而导致烧结成块的问题。

所述的控制模块1包括单片机，还包括与单片机电性连接的时钟电路和复位电路。所述的单片机为stm32单片机。stm32系列的单片机，具有高性能、低成本、低能耗的优点。适合作为本发明的控制模块1的控制元件。

还包括电容触摸屏5，所述的电容触摸屏5与控制模块1信号交互。电容触摸屏5用于输入操作指令及显示消磁器的状态信息，完成人机交互。电容触摸屏具有操控方便的优点。

还包括用于为控制模块1、幅度放大模块2、功率放大模块3和电容触摸屏5供电的稳压电源模块。不同的模块所需的工作电压不同，所以需要设置具有多输出端的稳压电源模块，提供大小不同的工作电压。如±20v、+5v、+3.3v等。

所述的幅度放大模块2为程控电压放大器，所述的程控电压放大器包括vca821芯片。所述的功率放大模块3包括tda7294芯片。

stm32单片机采用3.3v电源供电，输出信号的幅度小于3v，而消磁线圈4要产生消磁磁场需要通入安培数量级的正弦波电流。所以必须通过电路对单片机的输出信号进行放大。幅度的放大主要程控电压放大器来完成，vca821芯片内部电路如图2所示，主要由两个输入缓冲器和输出电流反馈放大器组成，构造成完整的可变增益放大器，放大器不需要外部缓冲。最大增益可以设定在6分贝和32分贝之间。采用±5v电源供电时，增益控制电压在0v到+2v变化，vca821芯片增益以db为单位，输出可以在0到20db之间。vca821芯片的电压控制增益呈现线性变化，其增益放大效果好。

tda7294芯片是意法微电子公司的产品，该芯片具有体积小、输出功率大、失真小和保护功能完善的特点。应用该芯片所组成的功率放大模块3的电路如图3所示，可以采用正负电源供电，在电压为±20v，输出功率达到了60w左右的输出功率，能够提供足够大的消磁电流。

所述的消磁线圈4为高频线圈，在所述的高频线圈的两个端面处均设有有机玻璃板6，在其中一块有机玻璃板6远离高频线圈的表面上设有高频铁氧磁条61，所述的高频铁氧磁条61围绕端面的中心位置均匀布置。所述的消磁线圈4呈圆盘状，其直径为130mm-150mm；所述的有机玻璃板6为正方体，其边长为170mm-190mm，厚度为3mm-5mm。

如图4、图5所示，本实施例中，消磁线圈4采用直径为0.50mm的金属铜漆包线绕制，形状呈圆盘形。消磁线圈4的电感量为30mh，直径为140mm。消磁线圈4的上下两个端面分别通过两片厚度为4mm，边长为180mm的正方形有机玻璃固定。其中一片有机玻璃的底部围绕端面的中心位置均匀布置有四片高频铁氧磁条，以增强磁感应强度，进而增强消磁磁场，提高消磁线圈的消磁效果。

一种消磁方法为控制模块1根据输入的控制指令生成正弦波信号，将正弦波信号进行幅度放大和功率放大后输入到消磁线圈4中产生消磁磁场。本实施例中控制指令包括消磁次数、消磁时间和消磁电流频率。通过上述的幅度放大模块2对正弦波信号进行幅度放大，通过功率放大模块3对正弦波信号进行功率放大，然后产生消磁电流输入到消磁线圈4中生成消磁磁场，对消磁对象进行消磁。

本发明的控制流程如图6所示，消磁器开机后进行初始化，时钟电路中的定时器初始化，电容触摸屏5初始化，各模块进行初始化。消磁器进入等待指令输入状态。如果电容触摸屏5有指令输入，消磁器将提示输入连续消磁的次数，每一次消磁的时间以及消磁电流频率的数值。当三者输入完毕后，系统输出指定参数的正弦波电压，经过幅度放大模块2进行幅度放大。然后输入到功率放大模块3中，经过功率放大模块3进行功率放大，输入到消磁线圈4产生消磁磁场进行消磁。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。