一种亥姆霍兹线圈测试用被测件固定夹具的制作方法

本发明涉及亥姆霍兹线圈测试器具，特别涉及一种亥姆霍兹线圈测试用被测件固定夹具。

背景技术：

亥姆霍兹线圈是一种用于制造小范围区域均匀磁场的器件。亥姆霍兹线圈由一对完全相同的具有圆形或方形横截面的导体线圈组成，两线圈相互平行且共轴设置，两个线圈之间的距离等于线圈半径，每一个线圈内都通有同向电流。这样可以在两线圈中心位置，产生出均匀程度很高的磁场。

亥姆霍兹线圈在许多电磁研究领域都有着广泛的应用，例如产生标准磁场、地球磁场的抵消和补偿、地磁环境模拟、磁屏蔽效果的判定、电磁干扰模拟实验、霍尔探头和各种磁强计的定标、生物磁场的研究及物质磁特性的研究等。

由于亥姆霍兹线圈的均匀磁场区域在两线圈轴线中间处，且磁场方向严格平行两线圈轴线方向。因此实验中，对于被测件的空间摆放位置和方向就有着很高的要求。

目前，常见的解决方案是在线圈内放置一个载物台，再在载物台上通过胶带或者其他类似方法固定实验被测件。现有技术使用的载物台多为长方体平台，直接放置在亥姆霍兹线圈内。但是亥姆霍兹线圈本身就是圆环形状，难以保证长方体载物台的放置水平。而且由于载物台往往做好后就很难修改其尺寸，复用率低，针对不同尺寸的亥姆霍兹线圈，就要使用不同大小的载物台，十分不方便。另外，这种载物台固定的方式，不管是载物台本身还是其上的被测件都很不稳定，无法在室外有风环境下使用。而且，固定实验被测件的时候如果操作不当，还容易造成被测件的损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种亥姆霍兹线圈测试用被测件固定夹具。该夹具的几何构造保证了它能够准确地定位到亥姆霍兹线圈正中间的均匀磁场区域，且保证被测件方向与磁场方向平行。该夹具具有可伸缩性，保证了该夹具具有较好的复用能力，一套夹具即可针对不同尺寸的亥姆霍兹线圈进行使用。该结构安装拆卸均比较简单，便于在不同时间不同地点多次试验。而且该结构固定性好，不会暴力损坏试验被测件，也便于在野外等不同环境下进行实验。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种亥姆霍兹线圈测试用被测件固定夹具，其特征在于，由一个中轴杆和套设在所述中轴杆上的两个连接杆组成，且两连接杆在所述中轴杆上的位置可调；各连接杆均分别由支撑块和固定于所述支撑块上呈辐射状圆周均布的3～4根伸缩式支杆组成，各伸缩式支杆长度相同，通过各伸缩式支杆末端与亥姆霍兹线圈内侧接触时的作用力与反作用力将所述连接杆安装于亥姆霍兹线圈内；各支撑块中部处开设有用于穿过所述中轴杆的通孔；所述中轴杆中心处开设有用于放置实验测试件的凹槽，且所述中轴杆与亥姆霍兹线圈共轴设置。

进一步地，所述伸缩式支杆采用多段式伸缩杆结构，各段伸缩杆结构上均设有刻度。

进一步地，所述支撑块中心开设供所述中轴杆和实验测试件同时穿过的通孔，在该通孔处设有屏蔽环。

进一步地，所述中轴杆的长度大于两个所述连接杆的间距。

进一步地，所述中轴杆上设有刻度，用于保证中轴杆的中心至各连接杆的距离相等。

进一步地，该夹具采用绝缘材料制成，包括工程塑料、磁绝缘材料和电绝缘材料。

进一步地，所述中轴杆的凹槽内设有用于嵌固所述实验测试件的弹性层。

进一步地，各所述伸缩式支杆的末端均安装有半球形端头。

进一步地，所述半球形端头采用橡胶制成。

本发明的特点及有益效果如下：

1、本发明通过两个连接杆和一个中轴杆配合的方式，实现了使用亥姆霍兹线圈时被测件定位的问题。和现有方案相比，该方案对被测件在亥姆霍兹线圈中的位置固定更加精准，易于实现高精度的高度和方向固定。特别是，夹具中轴杆上开设的凹槽可用于固定被测件和补偿被测件厚度造成的位置误差。

2、本发明夹具各部件设计合理，拆装方便，复用性强，尺寸可调节，一套夹具即可适用于多个不同尺寸的亥姆霍兹线圈。

3、本发明夹具在连接杆端部使用半圆型橡胶端头，实现增大摩擦和减小擦划的效果，具有抗风能力，适用于室外等多种环境；采用绝缘材料，抗干扰性强，并且该夹具不会对测试被测件和亥姆霍兹线圈本身磁场分布产生干扰。

附图说明

图1为本发明实施例的一种亥姆霍兹线圈测试用被测件固定夹具的三维结构示意图。

图2为图1所示夹具的主视图。

图3为将图1所示夹具安装于亥姆霍兹线圈内的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的技术方案详细说明如下：

本发明提出的一种亥姆霍兹线圈测试用被测件固定夹具，由一个中轴杆和套设在所述中轴杆上的两个连接杆组成，且两连接杆在所述中轴杆上的位置可调；各连接杆均分别由支撑块和固定于所述支撑块上呈辐射状圆周均布的3～4根伸缩式支杆组成，各伸缩式支杆长度相同，通过各伸缩式支杆末端与亥姆霍兹线圈内侧接触时的作用力与反作用力将所述连接杆安装于亥姆霍兹线圈内；各支撑块中部开设有用于穿过所述中轴杆的通孔；所述中轴杆中心处开设有用于放置被测件的凹槽，且所述中轴杆与亥姆霍兹线圈共轴设置。

以下为本发明实施例1：

参见图1，本实施例的亥姆霍兹线圈测试用被测件固定夹具由一个开槽的中轴杆2和两个十字型的连接杆1组成。其中两个十字型连接杆1的四个支杆长度均相等，两连接杆1分别固定在亥姆霍兹线圈的两个线圈内，以此保证中轴杆2位于亥姆霍兹线圈中两个线圈的轴线上，且中轴杆的轴线与线圈轴向重合。从而可保证中轴杆2的中心处位于亥姆霍兹线圈均匀磁场度最好的区域内，将实验使用的被测件放置在中轴杆2的开槽内，即完成了被测件的固定工作。

本实施例夹具采用的十字型连接杆1，通过四个等长支杆的方式确定单个亥姆霍兹线圈的圆心，再通过两个十字型连接杆确定亥姆霍兹线圈两个线圈的轴线位置。实现了亥姆霍兹线圈匀场区域的定位功能。原理简单，思路新颖，定位准确，实用性强。

本实施例夹具的十字型连接杆1的主视图如图2所示，其中十字型的四个支杆均采用三段式的伸缩杆结构11，相邻两段伸缩杆结构之间采用配套的内外螺纹进行旋进旋出，可以自由地调节支杆的长短，以配合不同直径尺寸的亥姆霍兹线圈使用。四个支杆上刻有刻度，可以用来调节保证四个支杆长度相等。为配合十字型支杆，本实施例的中部的支撑块也采用十字型块体结构，该十字型块体结构中部开设的通孔位于亥姆霍兹线圈圆心位置。

参见2，十字型连接杆的四个支杆的末端均安装半球形端头12。该半球形端头能够更好地和亥姆霍兹线圈的弧形内表面贴合，使安装更加紧凑。半球形端头12采用橡胶材料，既可以起到增大摩擦力的作用，使十字型连接杆1不容易从亥姆霍兹线圈上脱落，还可以起到绝缘作用，在亥姆霍兹线圈发生漏电故障时充当临时保护；另外，橡胶接触还可以保护亥姆霍兹线圈在多次试验，反复拆装夹具的时候不被刮花损伤。

参见图2，十字型连接杆1中间部分开设圆形通孔，用于与半圆形的中轴杆2连接。这样做的好处是，被测件电磁试验的布线可以从该通孔引出，避免了在亥姆霍兹线圈内部电路接线过于复杂，产生过大的电磁干扰。同时，圆形的通孔处也可以加装屏蔽环，进一步屏蔽导线产生的电磁干扰，提高亥姆霍兹线圈内产生的磁场质量。

进一步地，本实施例的中轴杆2长度较长，且可以穿透两个十字型连接杆1，这样便于针对不同尺寸的亥姆霍兹线圈调节夹具大小。中轴杆2上标有刻度，中心处刻度为0，并向两边延伸。通过调节两十字型连接杆1在中轴杆2上的刻度、使两者相等来保证中轴杆2上的中心刻度0处始终位于亥姆霍兹线圈中间。同时，中轴杆2上开设凹槽，方便实验用的磁通门探头被测件安装，一定程度上也弥补了被测件本身厚度带来的位置误差，能够起到减少实验误差的作用。此外，为了适应不同尺寸的被测件，可在中轴杆2上开设的凹槽内贴设用于嵌固所述实验测试件的弹性层。

进一步地，本发明的夹具采用耐热绝缘塑料材料(如工程塑料)，保证了在进行电学实验时不会因为被测件的焦耳热而损坏夹具，也保证了不会因为夹具本身的磁化特性影响亥姆霍兹线圈内的磁场分布。同时，塑料材料的低弹性高塑性特性虽然容易断裂损坏，但是在安装好之后不会因为承重之类的原因变形而导致被测件位置移动，有利于更好的对被测件进行定位。此外，本发明的夹具还可以选择使用磁绝缘材料(如陶瓷)和电绝缘材料制成。

将本实施例具体配合亥姆霍兹线圈的使用示意图参见图3，该亥姆霍兹线圈用于有磁通门探头输出特性实验，其中亥姆霍兹线圈的两个线圈3通过底座4连接。本发明的夹具如图示意固定在线圈内，实验被测件5固定在中轴杆2中心的凹槽处。

在另一个实施例中，连接杆2由圆形的支撑块和固定于支撑块上呈辐射状圆周均布的3根伸缩式支杆组成，其余均与实施例1相同，此处不再赘述。

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。