软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框，包括：支撑架、上样品夹持器、螺线管、一对磁轭、下样品夹持器、反射镜片和激光干涉仪；上样品夹持器和下样品夹持器沿垂直方向布置，用于夹持样品，上样品夹持器支承在支撑架上，一对磁轭由相对的左磁轭和右磁轭组成，可分离和闭合地布置在支撑架的内部空间，在进行磁测时闭合以夹住样品，螺线管容纳在左、右磁轭所形成的空间中，并围绕样品，反射镜片位于下样品夹持器的下端，激光干涉仪与反射镜片间隙相对并安置在防振台上，激光束穿过该间隙，用于测量样品在磁化过程中产生的伸缩量。本实用新型采用竖直放样，提高了测量精度和效率；同时既可测量磁致伸缩，又可测量其磁性能。
【专利说明】软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框。
【背景技术】
[0002]软磁极薄带,其厚度在0.015~0.25mm,包括非晶合金带材、取向娃钢极薄带等。作为软磁极薄带的一种典型品种的非晶态金属或非晶合金(又称金属玻璃)带材，是合金从液态(或气态)急速冷却(106°C /sec.)时，因来不及结晶而在室温下保留液态原子无序排列的凝聚状态而形成。正是由于非晶长程无序的原子排列结构，因此与传统的晶体材料相t匕，非晶合金表现出超高比强、大弹性变形能力、高耐磨耐蚀性、低铁损和高磁导率等优异性能，因而受到广泛重视而成为当今最活跃的材料学研究领域之一。在磁性方面，与硅钢片相比，铁基非晶合金带材在铁损、磁导率和激磁功率等方面都有较大优势，特别是其铁损较低，仅为硅钢片的1/3~1/5，因而用其替代硅钢片制造配电变压器，可使配电变压器的空载损耗降低60~80% ;但在另一方面，铁基非晶合金带材的磁致伸缩系数(约为27 X 10―6)，是取向硅钢片磁致伸缩系数(约为5X10 —6)的5倍，这对非晶变压器噪声有加剧的不利影响。因此，需要对铁基非晶合金带材的磁致伸缩系数进行检测、评估与控制。此外，由于非晶合金带材很薄且具有柔性，水平插片困难，难以采用硅钢常用的检测框(EPSTEIN框或水平单片框)进行磁测；以往都使用环样进行磁测，需要绕带和绕线，费时费力，这就需要对磁测框进行改进。其他的软磁极薄带如取向硅钢极薄带等也与铁基非晶合金带材的情况类似。
[0003]文献“非晶丝磁致伸缩系数的小角转动(SAMR)测量方法”(物理测试，第25卷第3期，2007年5月)、文献“磁致伸缩仪”(中国科学技术大学学报，第20卷第I期，1990年3月)分别介绍了用小角转动测量非晶丝、非晶带饱和磁致伸缩的方法，其原理是相同的:在平行非晶丝或极薄带表面外加足以使之磁化至饱和的偏置直流磁场Hdc及一个横向的交变磁场Hac，磁矩在交变场作用下做小角度摆动，如果纵向加上张应力σ，摆动角将发生变化，其变化的大小与σ值和饱和磁致伸缩系数λ s有关，可通过改变Hdc保持转角不
变，从而计算出饱和磁致伸缩系数:λ，式中，λs=(hdc)o-(hdc)/3msσσHdc)tl为外应力σ =0
时纵场Hdc的大小；(Hdc)。为保持磁矩转角不变时相应力σ下的纵场Hdc大小；Ms为材料的饱和磁化强度，是材料的固有特性，其数值需要通过振动样品磁强计进行测量。采用这种方法需要控制的变量较多、操作繁琐，而且只能测量饱和磁致伸缩值λ S，不能测量不同磁化强度下的磁致伸缩值。文献“磁致伸缩仪”(中国科学技术大学学报，第20卷第I期，1990年3月)还介绍了一种采用激光干涉仪测样品磁化后位移、竖直布置的高温磁致伸缩仪，但这种装置不能进行磁性测量。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框，可解决软磁极薄带不用托架难于插入励磁线圈中和水平放置测量位移时容易产生失稳现象而影响测量结果的缺点，并且对于磁性测量可以解决采用环样测量时必须绕带、绕线、费时又费力及采用EPSTEIN框或水平单片框时样品插入困难的问题，并可给磁性测量带来方便和提高磁性测量效率。
[0005]本实用新型的软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框，与交流磁性测量主机配合测量软磁极薄带的磁致伸缩和磁性能，所述测量框放置在一个防振台上并包括:支撑架、上样品夹持器、螺线管、一对磁轭、下样品夹持器、反射镜片和激光干涉仪；所述上样品夹持器和所述下样品夹持器沿垂直方向布置，用于夹持样品，所述上样品夹持器支承在所述支撑架上，所述一对磁轭由相对的左磁轭和右磁轭组成，可分离和闭合地布置在所述支撑架的内部空间，在进行磁测时闭合以夹住样品，所述螺线管容纳在左、右磁轭所形成的空间中，并围绕所述样品，所述反射镜片位于所述下样品夹持器的下端，所述激光干涉仪与所述反射镜片间隙相对并安置在所述防振台上，激光束穿过该间隙，用于测量样品在磁化过程中产生的伸缩量。
[0006]所述一对磁轭由导磁率良好的取向硅钢或软钢材料制造。
[0007]本实用新型的有益效果是:兼容性好，既可测量软磁极薄带(厚度0.015?
0.25mm)的磁致伸缩，又可测量其磁性能；由于采用了竖直的放样方法，避免了极薄带难于插入励磁线圈的现象；采用将带反射镜片的轻质样品夹持器紧密安装在打孔软磁极薄带样品的下端方式，激光的反射镜面较大，避免了测量前激光对中、聚焦的困难。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1本实用新型一个实施例的软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框的示意图，图中示出对磁致伸缩进行测量；
[0009]图2是通电长直螺线管内部形成均匀磁场的示意图；
[0010]图3是图1实施例中激光干涉仪测量样品伸缩量的示意图；
[0011]图4是图1实施例进行磁性测量的示意图。
【具体实施方式】
[0012]为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作详细说明。首先需要说明的是，本实用新型并不限于下述【具体实施方式】，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本实用新型，各技术术语可以基于本实用新型的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
[0013]本实用新型的软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框，与交流磁性测量主机(未图示)配合测量软磁极薄带的磁致伸缩和磁性能。如图1和图4所示，该测量框放置在一个防振台11上，并包括:支撑架2、上样品夹持器1、螺线管5、一对磁轭包括左磁轭10和右磁轭4、下样品夹持器6、反射镜片7和激光干涉仪9。
[0014]其中，上样品夹持器I和下样品夹持器6用于夹持样品3，下样品夹持器6是轻质样品夹持器。上样品夹持器I支承在支撑架2上。左磁轭10和右磁轭4相对地并可分离和闭合地布置在支撑架2的内部空间，螺线管5容纳在左、右磁轭10、4所形成的空间中，并围绕所述样品3。反射镜片7位于下样品夹持器6的下端。激光干涉仪9与反射镜片7相对并安置在防振台11上。
[0015]本实用新型的测量框与交流磁性测量主机配合，可测量的软磁极薄带的尺寸为:厚度0.015~0.30mm、宽度:30~300mm、长度:100~500mm。该测量框放置在防振台11上，避免环境振动对磁致伸缩测量的影响。
[0016]螺线管5作为磁化样品的基本构件提供均匀的磁场，如图2，根据毕奥一萨伐尔定律，长直螺线管内轴线上任一点的磁场强度为H=nl (cos β 1-C0si3 2)/2，其中，η —单位长度螺线管线圈匝数，n=N/L ；N 一螺线管线圈匝数，L 一螺线管长度，D 一螺线管直径，I 一通在线圈漆包导线上的电流强度。当直螺线管无限长(即L >> D)时，cos β 1-cos β 2~2，可得到近似的匀强磁场，磁场强度为H=nl = NI/L。
[0017]一对磁轭即左磁轭10、右磁轭4可由一定的机械装置(未图示)驱动产生开闭即分离和闭合运动，磁轭一般由导磁率良好的取向硅钢、软钢等材料制造，具体要求应参照IEC60404 - 3:2002附件A的规定，或ASTM A932/A932M - 01。当进行磁测时左、右磁轭闭合夹住样品4，使磁力线分布均匀、构成良好的磁回路，从而使样品3的两个端部也有均匀的磁场分布。
[0018]如图3所示，激光干涉仪9主要用来测量样品3 (长度为L)在磁化过程中产生的伸缩量AL，激光干涉仪9包括传感头12，通过校准螺丝14可调整传感头12离开被测试物体14的焦平面P的焦距L。
[0019]当干涉仪9与反射镜片7的反射镜面的间隙为空气，且垂直入射的情况下干涉条纹级次K与测量间距有下述关系:2(1=Κλ，其中λ为激光波长。当样品伸缩AL时，
使干涉仪测量距离随之变成:
【权利要求】
1.一种软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框，与交流磁性测量主机配合测量软磁极薄带的磁致伸缩和磁性能，所述测量框放置在一个防振台(11)上，其特征在于，所述测量框包括:支撑架(2)、上样品夹持器(I)、螺线管(5)、一对磁轭(4、10)、下样品夹持器(6)、反射镜片(7)和激光干涉仪(9);所述上样品夹持器(I)和所述下样品夹持器(6)沿垂直方向布置，用于夹持样品(3)，所述上样品夹持器(I)支承在所述支撑架(2)上，所述一对磁轭由相对的左磁轭(10)和右磁轭(4)组成，可分离和闭合地布置在所述支撑架(2)的内部空间，在进行磁测时闭合以夹住样品(3)，所述螺线管(5)容纳在左、右磁轭(10、4)所形成的空间中，并围绕所述样品(3)，所述反射镜片(7)位于所述下样品夹持器(6)的下端，所述激光干涉仪(9)与所述反射镜片(7)间隙相对并安置在所述防振台(11)上，激光束(8)穿过该间隙，用于测量样品(3)在磁化过程中产生的伸缩量。
2.根据权利要求1所述的软磁极薄带的磁致伸缩与磁性的测量框，其特征在于，所述一对磁轭(10、4)由导磁率良好的取向硅钢或软钢材料制造成。
【文档编号】G01R33/12GK203688790SQ201320659692
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】孙焕德 申请人:宝山钢铁股份有限公司