一种测量磁性复合材料中磁性组元含量的无损测试方法

本发明涉及无损检测测量领域，具体涉及一种测量磁性复合材料中磁性组元含量的无损测试方法。

背景技术：

现阶段我国一些高新科技产业，如航空航天、生物制药、电子芯片等技术方面，对复合材料的使用量非常大，同时对质量的要求也很严格。在这样的背景下，基于复合材料的无损伤检测技术得到了快速的发展。无损检测技术在对复合材料进行检测的过程中，不会损坏材料的结构以及形状，不影响其使用性能。目前关于复合材料无损检测运用最多的是x射线检测、红外热成像检测、超声波检测，以此来获取材料的结构信息以及缺陷状况，但这些检测方法存在操作复杂、费时费力、检测区域受限等问题。另一方面，磁性复合材料在生产过程中容易存在磁性组元分布不均匀的问题，无法确定复合材料中各区域磁性组元含量等信息。因此，开发出一种简单方便易操作的无损检测方法尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述问题，在不损伤试样的前提下提供一种测量磁性复合材料中磁性组元含量的测试方法，此方法同时可以检测出复合材料中磁性组元是否分散均匀。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种测量磁性复合材料中磁性组元含量的无损测试方法，包括以下步骤：

(1)测量装置准备，测试使用的测量装置包括电感线圈、电感测试仪，所述电感线圈与电感测试仪串联；

(2)将电感线圈置于未知磁性组元含量的磁性复合材料上，电感线圈的电感发生变化，利用电感测试仪完成对测量装置闭合回路多个频率下电感数据的实时采集；

(3)根据采集的电感数据，绘制线圈电感值随频率变化的柱状图“△ls-f”；

(4)通过测量标样的电感值随频率变化，建立小型数据库，再将步骤(3)中获得的数据与小型数据库进行对比，得到磁性复合材料中磁性组元的含量值。

进一步地，所述步骤(1)中电感线圈的外径12mm，线圈高度10mm，线圈匝数为n>10。

进一步地，所述步骤(2)中多个频率范围为1hz～1mhz，可选择4个频率，如100hz、1khz、10khz、100khz。

进一步地，所述磁性复合材料由磁性合金粉体和高分子基体复合而成。

进一步地，所述标样为多个不同磁性组元含量的磁性复合材料，其获得小型数据库步骤如下：将测量装置的电感线圈置于标样上，改变测试过程中的频率，利用电感测试仪完成对测试装置闭合回路多个频率下电感数据的实时采集；绘制多个频率下电感变化趋势图“ls-f”、“△ls-f”建立小型数据库；所述多个频率与步骤(2)中的频率相同。

进一步地，所述步骤(2)中将测量装置的电感线圈置于未知磁性组元含量的磁性复合材料上，并在磁性复合材料上移动，根据电感是否变化来判断磁性粉体是否分布均匀。

同一组元含量在不同频率作用下表现出不同的特征，通过多个频率(1mhz内)的连锁来表征同一组元含量有效的解决了唯一性问题。在对试样进行测试后，必须同时满足多个频率下电感属性的对应性，才能确定复合材料磁性组元的含量，实现了对磁性复合材料中磁性组元含量的测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明测试过程对所测材料无损伤，无须耦合剂，数据客观真实，且信号响应快，测量准确；

2、本发明测量装置制作成本低，制备工艺简便；

3、本发明测量方法具有高灵敏性、高时效性，操作简单。

附图说明

图1为本发明测试装置的示意图；其中1为电感线圈，2为磁性复合材料，3为电感测试仪；

图2为200目fe78si13b9标样的“△ls-f”图；

图3为未知磁性组元含量200目fe78si13b9非晶合金粉磁性复合材料的“△ls-f”图；

图4为不同磁性组元含量200目fe78si13b9非晶合金粉磁性复合材料不同区域的“ls-f”图；

图5为不同磁性组元含量200目fe78si13b9非晶合金粉磁性复合材料不同区域的“△ls-f”图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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1测定磁性粉体为200目fe78si13b9非晶合金粉的磁性复合材料的磁性组元含量

(1)测量装置准备，测试使用的测量装置包括电感线圈1、th-2822e型电感测试仪3，所述电感线圈1与th-2822e型电感测试仪3串联；电感线圈1的外径12mm，线圈高度10mm，线圈匝数为50。

(2)取未知含量、磁性粉体为200目fe78si13b9非晶合金粉、基体为橡胶的磁性复合材料，试样规格调整为20*20mm，厚度为1mm，将电感线圈1置于磁性复合材料2上，电感线圈的电感发生变化，分别选择100hz、1khz、10khz、100khz的4个频率，利用电感测试仪完成对测量装置闭合回路4个频率下电感数据的实时采集；

(3)根据采集的电感数据，绘制线圈电感值随频率变化的柱状图“△ls-f”，如图3所示；

(4)制备不同磁性组元含量磁性复合材料标样，含量分别为10％、30％、50％、70％、90％，磁性合金粉体选择200目fe78si13b9非晶合金粉，将其与橡胶机械共混后压制出片，试样规格为20*20mm，厚度为1mm。将电感线圈1置于不同磁性组元含量的标样上，分别选择100hz、1khz、10khz、100khz的4个频率，利用电感测试仪完成对测量装置闭合回路4个频率下电感数据的实时采集，绘制4个频率下电感变化趋势图“ls-f”、“△ls-f”建立小型数据库，如图2所示，再将步骤(3)中获得的数据与该小型数据库进行对比，可以明显看出，步骤(3)中100hz频率下试样的电感变化值为9.218μh，1khz、10khz、100khz频率下试样的电感分别为9.087μh、7.263μh、3.33μh，与小型数据库中50％标样不同频率下的电感变化值完全对应，得到磁性复合材料磁性组元的含量值为50％。

实施例2对磁性复合材料中磁性组元分散均匀性的检测

1、制备不同组元含量磁性复合材料试样，含量分别为10％、30％、50％、70％、90％，磁性合金粉体选择200目fe78si13b9非晶合金粉，将其与橡胶机械共混后压制出片，试样规格为100*100mm，厚度为1mm。

2、测量装置准备，测试使用的测量装置包括电感线圈1、th-2822e型电感测试仪3，所述电感线圈1与th-2822e型电感测试仪3串联；电感线圈1的外径12mm，线圈高度10mm，线圈匝数为50；

3、将电感线圈置于磁性复合材料上移动，根据同一组元含量下电感是否变化来判断磁性粉体是否分布均匀。置于不同组元含量磁性复合材料上的电感线圈其电感会发生变化，同时利用电感测试仪完成对测试装置闭合回路不同频率下电感数据的实时采集；“

4、绘制随线圈移动时电感变化趋势图“ls-f”、“△ls-f”(如图4、5所示)，当磁性复合材料中磁性组元含量分别为10％、30％、50％、70％、90％时，电感增加值分别约1.3μh，4μh，9μh，18μh，50μh。电感变化值随着磁性复合材料中磁性组元含量的增加而增大。磁性组元含量低时复合材料均匀性更高。当组元含量变化时体现出不同的电感属性，实现了对磁性复合材料中磁性组元分散均匀性的检测。

尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。