磁致伸缩材料的磁特性测试装置及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其包括：通电后可产生驱动磁场的驱动线圈组件，磁致伸缩元件，用于提供给磁致伸缩元件数值可调的偏置应力的应力施加组件，用于检测磁致伸缩元件变形量、偏置应力大小、磁致伸缩元件表面产生的磁场强度的检测装置，用于承托应力施加组件、检测装置以及磁致伸缩元件的支架，磁致伸缩元件位于驱动线圈组件中，且在偏置应力作用下沿着支架发生轴向磁致伸缩应变。本发明还公开了采用上述测试装置对不同偏置应力作用下测量磁致伸缩材料的磁特性的检测方法，以及对静态偏置磁场下测量磁致伸缩材料的静态磁特性的检测方法。本发明可以对不同偏置应力作用时磁致伸缩材料的磁特性进行测试，获得磁特性曲线。
【专利说明】磁致伸缩材料的磁特性测试装置及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于磁致伸缩材料的磁特性测试【技术领域】，尤其是一种偏置应力连续可调 的磁致伸缩材料的磁特性测试装置及检测方法。
【背景技术】
[0002] 磁致伸缩材料是一类具有磁致伸缩特性的材料，工程上利用这一特性可以将电能 转换成机械能或将机械能转换成电能。其工作特性为：在交变磁场的作用下，材料产生与交 变磁场频率相同的机械振动；或者，在拉伸或者压缩力作用下，由于材料的长度发生变化， 使材料内部磁通密度相应地发生变化，在线圈中感应电流，机械能转换为电能。
[0003] 磁致伸缩材料根据成分可分为金属磁致伸缩材料和铁氧体磁致伸缩材料，目前在 精密驱动和传感领域，研究较多的为超磁致伸缩材料（简称GMM，牌号Terfenol-D)、铁镓合 金（Fe-Ga合金，牌号Galfenol)和磁致伸缩形状记忆合金等。磁致伸缩材料的磁特性是其 在精密驱动和传感领域应用中的关键，所有相关工程应用产品的开发，均是围绕材料磁特 性的设计与应用而展开的。
[0004] 由于磁致伸缩材料磁特性特征十分复杂，涉及机械与磁场的耦合，在不同的偏置 应力条件下，材料磁特性表现出不同的非线性特征。为了能够掌握材料在不同应力作用下 的磁特性曲线，了解材料应变、磁感应强度在外加磁场和偏置应力下的连续变化关系，设计 一种偏置应力连续可调的磁致伸缩材料磁特性测试装置和方法，对于研究磁致伸缩材料的 特性和工程应用十分重要。
【发明内容】
[0005] 目的一：为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种磁致伸缩材料的磁特性测 试装置，该装置具有偏置应力连续可调的优点，可以测得磁致伸缩材料在不同偏置应力的 作用下的磁特性性能。
[0006] 为了实现上述目的一，本发明采用的技术方案是：一种磁致伸缩材料的磁特性测 试装置，其特征在于，包括： 驱动线圈组件，通电后可产生驱动磁场， 磁致伸缩元件，在所述驱动磁场下发生伸缩， 应力施加组件，用于提供给磁致伸缩元件数值可调的偏置应力， 检测装置，用于检测磁致伸缩元件变形量、偏置应力大小、磁致伸缩元件表面产生的磁 场强度， 支架，用于承托应力施加组件、检测装置以及磁致伸缩元件； 磁致伸缩元件位于驱动线圈组件中，且在偏置应力作用下沿着支架发生轴向磁致伸缩 应变。
[0007] 上述结构中，通过调节应力施加组件给磁致伸缩元件施加不同的偏置应力，并通 过驱动线圈产生交变磁场使得位于该交变磁场中的磁致伸缩元件发生伸缩应变，通过检测 组件分别测得磁致伸缩远的变形量、以及偏置应力的大小和磁致伸缩元件表面产生的磁场 强度，从而测得磁致伸缩材料的磁特性曲线，其中包括B-H曲线(棒的磁感应强度与施加磁 场之间的曲线)、M-Η曲线(磁化强度与施加磁场之间的曲线)、S-Η曲线(棒的应变与施加磁 场之间的曲线）等。
[0008] 作为本发明的进一步设置，所述驱动线圈组件包括线圈骨架，线圈骨架设有中心 孔，所述磁致伸缩元件外表面绕设拾取线圈后置于线圈骨架的中心孔中，所述线圈骨架外 表面绕设有激励线圈。
[0009] 上述结构中，磁致伸缩元件呈棒状结构安装在线圈骨架中，使其位于激励线圈通 电后产生的交变磁场中。
[0010] 作为本发明的进一步设置，所述驱动线圈组件还包括导磁体外壳，导磁体外壳一 侧呈开口设置，线圈骨架绕设激励线圈后置于所述导磁体外壳中，导磁体外壳与磁致伸缩 元件形成一个封闭的磁回路。
[0011] 上述结构中，当驱动线圈通电，在四周产生外加磁场，导磁体外壳的设置可使更多 的外加磁场经过磁致伸缩元件。
[0012] 作为本发明的进一步设置，所述检测装置包括用于检测磁致伸缩元件变形量的应 变片、检测偏置应力大小的上下称重传感器、检测磁致伸缩元件表面产生的磁场强度的霍 尔芯片，所述应变片设置在磁致伸缩元件的表面，所述上下称重传感器分别位于所述磁致 伸缩元件的两端，上称重传感器相对与磁致伸缩元件驱动连接的另一端连接在支架上，下 称重传感器相对与磁致伸缩元件驱动连接的另一端与所述应力施加组件联动连接，所述霍 尔芯片位于线圈组件与磁致伸缩元件之间。
[0013] 上述结构中，粘贴在磁致伸缩元件表面的应变片可以测得磁致伸缩元件的变形 量，上下称重传感器则可以测得应力施加组件所施加的偏置应力大小，霍尔芯片则能测得 磁致伸缩元件表面产生的磁场强度。
[0014] 作为本发明的进一步设置，所述检测装置还包括用于检测磁致伸缩元件两端的静 态磁感应强度的上下霍尔传感器。
[0015] 上述结构中，上下霍尔传感器可以检测磁致伸缩元件两端的静态磁感应强度，对 这两端的磁感应强度数值取平均值可以得出静态偏置磁场的磁场强度大小，从而可以对磁 致伸缩元件进行静态测量，即在一定的偏置磁场下，施加不同应力，测得磁致伸缩材料棒的 磁感应强度，得到B-T曲线(磁感应强度与施加应力之间的曲线)。
[0016] 作为本发明的进一步设置，所述上下称重传感器与磁致伸缩元件之间分别设有偏 置应力集中组件，所述偏置应力集中组件包括截面呈T型的集中套，集中套设有与所述磁 致伸缩元件同轴设置的轴孔，所述轴孔中设有球体，所述球体与所述磁致伸缩元件的端部 抵接。
[0017] 上述结构中，集中套中的球体与磁致伸缩元件抵接形成点接触的方式有利于将力 集中在磁致伸缩材料棒的轴线方向。
[0018] 作为本发明的进一步设置，所述应力施加组件包括调节丝杆、第一连杆、第二连 杆、第三连杆和第四连杆，第一连杆和第二连杆以调节丝杆为底边形成等腰三角形结构，第 一连杆和第二连杆的各自一端分别与调节丝杆的两端螺纹连接，第一连杆和第二连杆的各 自另一端分别与所述下称重传感器铰接，第三连杆和第四连杆以调节丝杆为对称轴与所述 第一连杆和第二连杆对称设置，第三连杆和第四连杆的各自一端分别与调节丝杆的两端螺 纹连接，第三连杆和第四连杆的各自另一端分别与所述支架固接。
[0019] 上述结构中，通过应力施加组件对磁致伸缩材料棒施加一定的偏置应力，其施加 力的具体方式为通过转动调节丝杆来使得位于调节丝杆上下的两个等腰三角形结构来进 行提升和下降高度，对磁致伸缩元件施加不同的偏置应力。
[0020] 目的二：为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种采用磁致伸缩材料的磁特 性测试装置，对不同偏置应力作用下的磁致伸缩材料进行磁特性测量的检测方法。
[0021] 为了实现上述目的二，本发明采用的技术方案是：一种采用权利要求1所述的磁 致伸缩材料的磁特性测试装置对不同偏置应力作用下测量磁致伸缩材料的磁特性的检测 方法，其特征在于，包括以下步骤：①通过应力施加组件中的调节丝杆来提升和下降第一连 杆和第二连杆来调节施加的偏置应力大小，并通过上下称重传感器测出偏置应力的大小； ②给线圈组件供应交流电，使其产生交变磁场，交变磁场给磁致伸缩元件施加了一定的磁 场强度而是对磁致伸缩元件发生伸缩变形；③将线圈组件中的拾取线圈连接到磁通计上， 测得拾取线圈中的磁感应强度B ;④通过安装在线圈组件中的霍尔芯片测得作用在磁致伸 缩元件表面的磁感应强度Η ;⑤将设置在磁致伸缩元件上的应变片连接到应变仪上；⑥分 别将上述测得的偏置应力大小、拾取线圈的磁感应强度Β、磁致伸缩元件表面磁场强度Η以 及应变仪上测得的数据输入到ΝΙ数据采集卡上，并通过Labview软件进行数据采集记录； ⑦改变交流电的频率，依次重复步骤①-⑥。
[0022] 目的三：为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种采用磁致伸缩材料的磁特 性测试装置，对静态偏置磁场下的磁致伸缩材料进行静态磁特性测量的检测方法。
[0023] 为了实现上述目的二，本发明采用的技术方案是：一种采用权利要求1所述的磁 致伸缩材料的磁特性测试装置对静态偏置磁场下测量磁致伸缩材料的静态磁特性的检测 方法，其特征在于，包括以下步骤：①给线圈组件施加恒电流，给磁致伸缩元件施加静态偏 置磁场；②转动应力施加组件中的调节丝杆来调节施加的偏置应力的大小，并通过上下称 重传感器测出偏置应力大小，此时由于磁致伸缩元件受到外加应力作用，使得其周围磁感 应强度发生变化；③通过位于磁致伸缩元件的两端的上下霍尔传感器测得磁致伸缩元件两 端的静态磁感应强度；④将测得的偏置应力大小、磁致伸缩元件的两端的静态磁感应强度 输入到NI数据采集卡上，并通过Labview软件进行数据采集记录；⑤改变施加的偏置应力 的大小，依次重复步骤①-④。
[0024] 采用上述方案，本发明可以调节不同的偏置应力；在不同的偏置应力作用下，测试 磁致伸缩类智能材料(铁镓合金Galfenol、超磁致伸缩材料Terfenol-D、磁致伸缩形状记 忆合金等)的磁特性曲线，其中包括B-H曲线(棒的磁感应强度与施加磁场之间的曲线)、M-H 曲线(磁化强度与施加磁场之间的曲线)、S-H曲线(棒的应变与施加磁场之间的曲线)等；同 时可以对磁致伸缩材料棒进行静态测量，即在一定的偏置磁场下，施加不同应力，测得磁致 伸缩材料棒的磁感应强度，得到B-T曲线(磁感应强度与施加应力之间的曲线)。
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 附图1为本发明具体实施例测试装置的结构示意图； 附图2为本发明具体实施例测试装置的支架结构示意图； 附图3为本发明具体实施例测试装置的磁回路结构示意图； 附图4为本发明具体实施例测试装置的导磁体外壳结构示意图； 附图5为本发明具体实施例测试装置的线圈骨架结构示意图； 附图6为本发明具体实施例测试装置的应力集中组件的结构示意图； 附图7为本发明具体实施例测试装置的线圈骨架上安装有上霍尔传感器的局部结构 示意图； 附图8为本发明具体实施例测试装置的线圈骨架上安装有霍尔芯片的局部结构示意 图； 附图9为本发明具体实施例测试装置的应力施加组件的主视图； 附图10为本发明具体实施例测试装置的应力施加组件的左视图； 附图11为本发明具体实施例测试装置的应力施加组件的俯视图； 附图12为本发明具体实施例测试装置的应力施加组件的透视图； 附图13为本发明具体实施例测试装置的检测方法的原理流程图； 附图14为本发明具体实施例测试装置测得的磁致伸缩材料的B-H曲线图； 附图15为本发明具体实施例测试装置测得的磁致伸缩材料的M-Η曲线图； 附图16为本发明具体实施例测试装置测得的磁致伸缩材料的Μ-T曲线图。
【具体实施方式】
[0027] 本发明的具体实施例如图1-12所示是一种磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其 包括：驱动线圈组件，通电后可产生驱动磁场；磁致伸缩元件1，在驱动磁场下发生伸缩；应 力施加组件，用于提供给磁致伸缩元件1连续的数值可调的偏置应力；检测装置，用于检测 磁致伸缩元件变形量、偏置应力大小、磁致伸缩元件1表面产生的磁场强度；支架4,用于承 托应力施加组件、检测装置以及磁致伸缩元件1 ;磁致伸缩元件位于驱动线圈组件中，且在 偏置应力作用下可沿着支架4上下滑动。
[0028] 上述驱动线圈组件包括线圈骨架202,线圈骨架202设有中心孔，磁致伸缩元件1 外表面绕设拾取线圈203后置于线圈骨架202的中心孔中，线圈骨架202外表面绕设有激 励线圈204。激励线圈204通电产生外加磁场，为了使更多的外加磁场经过磁致伸缩元件1， 在线圈骨架202外围套设了一个半封闭式的高磁导的导磁体外壳205。导磁体外壳205 - 侧呈开口设置，线圈骨架202绕设激励线圈204后置于导磁体外壳205中，导磁体外壳205 与磁致伸缩元件1形成一个封闭的磁回路。
[0029] 上述检测装置包括用于检测磁致伸缩元件变形量的应变片101、检测偏置应力大 小的上称重传感器501和下称重传感器502、检测磁致伸缩元件1表面产生的磁场强度的 霍尔芯片802,应变片101设置在磁致伸缩元件1的表面，上称重传感器501和下称重传感 器502分别位于磁致伸缩元件1的两端，上称重传感器501相对与磁致伸缩元件1驱动连 接的另一端连接在支架4上，下称重传感器502相对与磁致伸缩元件1驱动连接的另一端 与应力施加组件联动连接，霍尔芯片801位于线圈组件与磁致伸缩元件1之间。粘贴在磁 致伸缩元件1表面的应变片101可以测得磁致伸缩元件1的变形量，上称重传感器501和 下称重传感器502则可以测得应力施加组件所施加的偏置应力大小，霍尔芯片801则能测 得磁致伸缩元件1表面产生的磁场强度。
[0030] 上述检测装置还包括用于检测磁致伸缩元件1两端的静态磁感应强度的上霍尔 传感器801和下霍尔传感器803。上霍尔传感器801和下霍尔传感器803可以检测磁致伸 缩元件1两端的静态磁感应强度，对这两端的磁感应强度数值取平均值可以得出静态偏置 磁场的磁场强度大小，从而可以对磁致伸缩元件1进行静态测量，即在一定的偏置磁场下， 施加不同应力，测得磁致伸缩材料棒的磁感应强度，得到B-T曲线(磁感应强度与施加应力 之间的曲线)。
[0031] 上称重传感器501和下称重传感器502与磁致伸缩元件1之间分别设有偏置应力 集中组件，偏置应力集中组件包括截面呈T型的集中套701，集中套701设有与磁致伸缩元 件1同轴设置的轴孔702,轴孔702中设有球体703,球体703与磁致伸缩元件1的端部抵 接。集中套701中的球体703与磁致伸缩元件1抵接形成点接触的方式有利于将力集中在 磁致伸缩材料棒的轴线方向。
[0032] 如图9-12所示，上述应力施加组件包括调节丝杆6、第一连杆601、第二连杆602、 第三连杆603和第四连杆604,第一连杆601和第二连杆602以调节丝杆6为底边形成等腰 三角形结构，第三连杆603和第四连杆604以调节丝杆6为底边形成等腰三角形结构，两个 等腰三角形以调节丝杆6为轴上下对称设置，第一连杆601和第二连杆602的各自一端分 别与调节丝杆6的两端螺纹连接，第一连杆601和第二连杆602的各自另一端分别与下称 重传感器502铰接，第三连杆603和第四连杆604的各自一端分别与调节丝杆6的两端螺 纹连接，第三连杆603和第四连杆604的各自另一端分别与支架4固接。通过应力施加组 件对磁致伸缩材料棒施加一定的偏置应力，其施加力的具体方式为通过转动调节丝杆6来 使得位于调节丝杆6上下的两个等腰三角形结构来进行提升和下降高度，对磁致伸缩元件 1施加不同的偏置应力。
[0033] 上述支架4包括上底板401和下底板402、以及位于上底板401和下底板402之间 的四根立柱403,下底板402上还设有左导轨404和右导轨405,左导轨404和右导轨405分 别有2根，形成矩形结构，左导轨404和右导轨405之间设有上铝板406和下铝板407,上述 线圈组件安装在上铝板406和下铝板407之间，当转动调节丝杆6使得位于调节丝杆6上 方的第一连杆601和第二连杆602驱动下通过上称重传感器501和下称重传感器502将偏 置应力作用在上铝板406和下铝板407上，使得上铝板406和下铝板407可以沿着左导轨 404和右导轨405的轴线滑移。上述线圈骨架202中心孔壁上还开设有将霍尔芯片802和 上霍尔传感器801以及下霍尔传感器803的供电线以及信号线引出的引线槽206。本发明 中涉及的上下左右方向可参考附图1中的上下左右方向。
[0034] 采用磁致伸缩材料的磁特性测试装置，对不同偏置应力作用下的磁致伸缩材料 进行磁特性测量的检测方法的具体实施例一如下： 在一定的偏置应力下测量磁致伸缩材料棒的磁滞曲线一B-H (M-Η)曲线以及形变与外 加磁场曲线（S-Η曲线）： 使用到的实验器材：可编程式交流电源、恒流源、磁通计、NI数据采集卡、台式电脑、示 波器、信号放大器、应变仪、信号发生器、功放等。
[0035]
【具体实施方式】：通过应力施加组件对磁致伸缩材料棒施加一定的偏置应力，其施 加力的具体方式为通过转动应力施加组件中的调节丝杆6来调节上下两个等腰三角形提 升或下降高度来施加偏置应力，其偏置应力的大小可以通过上称重传感器501和下称重传 感器502测出。称重传感器外接一个信号放大器，同时用恒流源对信号放大器施加24V的供 电电压，给信号放大器和称重传感器同时供电，用不波器测量信号放大器输出的电压信号， 同时将电压信号T输入到NI数据采集卡的一路通道里，最后根据称重传感器标定后的比例 得到施加力的大小。
[0036] 施加完偏置应力后，用可编程式交流电源或信号发生器连接功放给激励线圈204 施加一定频率的交流电流，产生了交变的磁场，绝大部分的磁场集中在磁回路2中。磁回 路2中的磁场经过中间放置的磁致伸缩材料棒，即给磁致伸缩材料棒施加了一定大小的磁 场强度，导致磁致伸缩材料棒内的磁畴旋转，外部表现为棒的伸缩变形；同时导致拾取线圈 203中产生感应电动势e，将拾取线圈203连接到磁通计上。磁通计根据麦克斯韦方程的积 分原理将感应电动势计算为磁感应强度B，同时将磁感应强度的模拟信号B输入到NI数据 采集卡的一路通道里。
[0037] 为了测得激励线圈204在磁致伸缩材料棒表面产生的磁场强度H，在线圈骨架202 中部位置钻孔，在孔中放置霍尔芯片802,同时确保距离磁致伸缩材料棒大概1mm，同时将 霍尔芯片802测得的电压信号Η直接输入到NI数据采集卡的一路通道里。
[0038]为了测得磁致伸缩材料棒的伸缩变形，在磁致伸缩材料棒表面中心位置粘贴了一 个应变片11，将应变片11连接到应变仪上，将应变仪的模拟信号S输入到ΝΙ数据采集卡的 一路通道里。
[0039] 在电脑上创建一个Labview数据采集界面，实现对偏置压力Τ信号、磁感应强度 的电压信号B信号、磁场强度的电压信号Η信号以及应变的电压信号S信号的同步采集。 具体实施步骤参照流程图，如下图13所示。通过以上实施方式，给激励线圈204施加频率 为15Hz，不同大小的交变电流，电流的有效值分别为：0· 1Α、0·2Α、0·3Α、0·4Α、0·5Α、0·6Α、 0.74、0.84、0.9八、认。实验测得的8-!1、]\1-!1曲线如图14、15所示。
[0040] 采用磁致伸缩材料的磁特性测试装置，采用磁致伸缩材料的磁特性测试装置，对 静态偏置磁场下的磁致伸缩材料进行静态磁特性测量的检测方法的具体实施例二如下： 在一定的静态偏置磁场下测量磁致伸缩材料棒的静态特性一Β-Τ (磁感应强度与外加 应力之间的曲线）： 使用到的实验器材：恒流源、ΝΙ数据采集卡、台式电脑、示波器、信号放大器等。
【具体实施方式】 [0041] ：通过恒流源给激励线圈204施加一定大小的恒流，即给磁致伸缩 材料棒施加了一定的静态偏置磁场。再转动应力施加组件中的调节丝杆6来调节上下两个 等腰三角形提升或下降高度来施加不同的偏置应力，其偏置应力的大小可以通过上称重传 感器501和下称重传感器502测出。称重传感器外接一个信号放大器，同时用恒流源对信 号放大器施加24V的供电电压，给信号放大器和称重传感器同时供电，用示波器测量信号 放大器输出的电压信号，同时将电压信号Τ输入到ΝΙ数据采集卡的一路通道里，最后根据 称重传感器标定后的比例得到施加力的大小。
[0042] 由于磁致伸缩材料棒受到外加应力的作用，导致棒周围磁感应强度发生变化。本 发明专利中在磁致伸缩材料棒上下端分别放置了上霍尔传感器801、下霍尔传感器803,用 于测量这两处的静态磁感应强度。将上霍尔传感器801和下霍尔传感器803输出的电压信 号分别输入到ΝΙ数据采集卡的两路通道中，再取两路信号的平均值作为磁致伸缩材料棒 的静态磁感应强度。
[0043] NI数据采集卡中采集到的信号通过电脑中的Labview软件进行同步采集。通过以 上实施方式，给激励线圈204施加不同的偏置磁场，0kA/m，6. 4kA/m，16kA/m，32kA/m，并对 材料施加不同的静态偏置应力，测得的磁化强度M，即可以得到Μ-T曲线，如图16所示。
【权利要求】
1. 一种磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其特征在于，包括： 驱动线圈组件，通电后可产生驱动磁场， 磁致伸缩元件，在所述驱动磁场下发生伸缩， 应力施加组件，用于提供给磁致伸缩元件数值可调的偏置应力， 检测装置，用于检测磁致伸缩元件变形量、偏置应力大小、磁致伸缩元件表面产生的磁 场强度， 支架，用于承托应力施加组件、检测装置以及磁致伸缩元件； 磁致伸缩元件位于驱动线圈组件中，且在偏置应力作用下沿着支架发生轴向磁致伸缩 应变。
2. 根据权利要求1所述的磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其特征在于：所述驱动线 圈组件包括线圈骨架，线圈骨架设有中心孔，所述磁致伸缩元件外表面绕设拾取线圈后置 于线圈骨架的中心孔中，所述线圈骨架外表面绕设有激励线圈。
3. 根据权利要求2所述的磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其特征在于：所述驱动线 圈组件还包括导磁体外壳，导磁体外壳一侧呈开口设置，线圈骨架绕设激励线圈后置于所 述导磁体外壳中，导磁体外壳与磁致伸缩元件形成一个封闭的磁回路。
4. 根据权利要求1所述的磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其特征在于：所述检测装 置包括用于检测磁致伸缩元件变形量的应变片、检测偏置应力大小的上下称重传感器、检 测磁致伸缩元件表面产生的磁场强度的霍尔芯片，所述应变片设置在磁致伸缩元件的表 面，所述上下称重传感器分别位于所述磁致伸缩元件的两端，上称重传感器相对与磁致伸 缩元件驱动连接的另一端连接在支架上，下称重传感器相对与磁致伸缩元件驱动连接的另 一端与所述应力施加组件联动连接，所述霍尔芯片位于线圈组件与磁致伸缩元件之间。
5. 根据权利要求4所述的磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其特征在于：所述检测装 置还包括用于检测磁致伸缩元件两端的静态磁感应强度的上下霍尔传感器。
6. 根据权利要求4或5所述的磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其特征在于：所述上 下称重传感器与磁致伸缩元件之间分别设有偏置应力集中组件，所述偏置应力集中组件包 括截面呈T型的集中套，集中套设有与所述磁致伸缩元件同轴设置的轴孔，所述轴孔中设 有球体，所述球体与所述磁致伸缩元件的端部抵接。
7. 根据权利要求4或5所述的磁致伸缩材料的磁特性测试装置，其特征在于：所述应 力施加组件包括调节丝杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，第一连杆和第二连 杆以调节丝杆为底边形成等腰三角形结构，第一连杆和第二连杆的各自一端分别与调节丝 杆的两端螺纹连接，第一连杆和第二连杆的各自另一端分别与所述下称重传感器铰接，第 三连杆和第四连杆以调节丝杆为对称轴与所述第一连杆和第二连杆对称设置，第三连杆和 第四连杆的各自一端分别与调节丝杆的两端螺纹连接，第三连杆和第四连杆的各自另一端 分别与所述支架固接。
8. -种采用权利要求1所述的磁致伸缩材料的磁特性测试装置对不同偏置应力作用 下测量磁致伸缩材料的磁特性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：①通过应力施加组 件中的调节丝杆来提升和下降第一连杆和第二连杆来调节施加的偏置应力大小，并通过上 下称重传感器测出偏置应力的大小；②给线圈组件供应交流电，使其产生交变磁场，交变磁 场给磁致伸缩元件施加了一定的磁场强度而是对磁致伸缩元件发生伸缩变形；③将线圈组 件中的拾取线圈连接到磁通计上，测得拾取线圈中的磁感应强度B;④通过安装在线圈组 件中的霍尔芯片测得作用在磁致伸缩元件表面的磁感应强度Η ;⑤将设置在磁致伸缩元件 上的应变片连接到应变仪上；⑥分别将上述测得的偏置应力大小、拾取线圈的磁感应强度 Β、磁致伸缩元件表面磁场强度Η以及应变仪上测得的数据输入到ΝΙ数据采集卡上，并通过 Labview软件进行数据采集记录；⑦改变交流电的频率，依次重复步骤①-⑥。
9. 一种采用权利要求1所述的磁致伸缩材料的磁特性测试装置对静态偏置磁场下测 量磁致伸缩材料的静态磁特性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：①给线圈组件施加 恒电流，给磁致伸缩元件施加静态偏置磁场；②转动应力施加组件中的调节丝杆来调节施 加的偏置应力的大小，并通过上下称重传感器测出偏置应力大小，此时由于磁致伸缩元件 受到外加应力作用，使得其周围磁感应强度发生变化；③通过位于磁致伸缩元件的两端的 上下霍尔传感器测得磁致伸缩元件两端的静态磁感应强度；④将测得的偏置应力大小、磁 致伸缩元件的两端的静态磁感应强度输入到NI数据采集卡上，并通过Labview软件进行数 据采集记录；⑤改变施加的偏置应力的大小，依次重复步骤①-④。
【文档编号】G01R33/12GK104062610SQ201410257922
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】舒亮, 李传, 李波, 陈定方, 陶孟仑 申请人:温州大学