一种获取铁磁性材料的磁学性质中降低内存需求方法_2

文档序号:9909605阅读:来源:国知局
强度Η序列、且Η值间隔均匀的 (Μ-Η)τ数据文件的文件夹;
[0066] 指定一系列的Η序列值,所述Η序列值以恒定步长△ Η递增,△ Η依据所需计算精度 而定,通常可选择lOOOe-lOOOOe;以包含指定Η序列的Η值为文件名,在外部存储器的上述新 建的文件夹中建立一系列代表各自Η值的独立的数据文件,其扩展名可以任意设定;
[0067] 在外部存储器所建立的数据文件中,以追加的方式写入标题行,标题行包含Μ、Τ两 个物理量,如"Temperature(K),Moment(emu)" ;
[0068] E-b)获取指定Η序列中第一个指定Η值下的(Μ-Τ)』〗试数据序列,并将所述(M-T)h 测试数据序列以追加的方式写入在步骤E-a)中所建立的对应Η值的数据文件中,该操作具 体步骤如下:
[0069] 依照温度从低到高或从高到低的次序,遍历读取步骤Ε)中存储在外存储器中的、 代表在每个测试温度下测量得到的、各自独立的(Μ-Η)τ数据文件;每个文件的读取方式均 为逐行读取;
[0070] 在逐行读取每一个文件时,均比较所读取的每一行的Η值,并将所读取到的Η值与 所指定的Η值求差值后取绝对值,当所得到的绝对值最小时,选取该行的最邻近的上、下行 各自的Μ值,以线性插值的公式计算指定Η值下所对应的Μ值,将所读取的数据文件所代表的 温度值、计算得到的Μ值作为一行数据以追加写入的方式写入在步骤E-a)中所建立的对应Η 值的数据文件中;例如,指定Η值下所对应的Μ值采用如下公式进行计算:
[0071]
,当读取到的第i行位于所读取的数据文件的开头 前2行或结尾最后2行时,不采用该公式进行计算,而以其最邻近的数据点的Μ值作为所指定 的Η值所对应的Μ值;
[0072] 为了进一步消除测量过程中的偶然误差,使结果更精确可靠,还可以采用下面的 计算式:
[0073]
,当读取到的第i行位于所读取的数据文件的开 头前3行或结尾最后3行时,不采用该公式进行计算,而以其最邻近的数据点的Μ值作为所指 定的Η值所对应的Μ值;
[0074] 成
[0075]
,当读取到的第i行位于所读取的数据文件的 开头前4行或结尾最后4行时,不采用该公式进行计算,而以其最邻近的数据点的Μ值作为所 指定的Η值所对应的Μ值;
[0076] 或
[0077]
.3 *当读取到的第i行位于所读取的数据文件的 开头前5行或结尾最后5行时,不采用该公式进行计算,而以其最邻近的数据点的Μ值作为所 指定的Η值所对应的Μ值;
[0078] 在上述各式中,i表示所读取到的第i个数据点,依此类推,i-3、i-2、i-1、i+1、i+2、 i+3、i+4分别表示表示所读取到的第卜3、卜2、卜1、1+1、1+2、1+3、1+4个数据点,即某个数据 文件除去标题行后的第卜3、;[-2、;[-1、1+1、1+2、1+3、1+4行,第;[行满足条件:第;[行的实测!1 值小于指定的Η值,第i-Ι行的实测Η值大于指定的Η值,式中H、M分别代表物理量Magnetic Fie Id (单位:0e)和 Moment (单位:emu);
[0079] 当遍历读取完所有的遍历读取步骤E)中存储在外存储器中的、代表在每个测试温 度下测量得到的、各自独立的(Μ-Η)τ数据文件后,关闭步骤E-bl)中所有读、写过的文件,获 得指定Η序列中第一个指定Η值下的(M-T)h?试数据文件;
[0080] 当遍历读取完所有的遍历读取步骤E)中存储在外存储器中的、代表在每个测试温 度下测量得到的、各自独立的(Μ-Η)τ数据文件后,关闭步骤E-bl)中所有读、写过的文件,获 得指定Η序列中第一个指定Η值下的(M-T)h?试数据文件;
[0081 ] Ε-c)更改指定Η值为步骤E-a)中指定的Η序列的第二、第三、……直至最后一个Η 值,重复步骤E-b),分别获取指定的Η序列的第二、第三、……直至最后一个Η值下的(Μ-Τ)η 测试数据文件;
[0082] 这样便得到了按指定磁场强度Η序列单独存储、且Η值间隔均匀的(Μ-Η)τ数据文 件,可以构成(Η,Μ,Τ)三维数组;
[0083] F)依次逐行读取步骤Ε)得到的Η值间隔均匀的(Μ-Η)τ数据文件,求解每一个Η值下 的Μ对温度Τ的偏导!
,具体步骤为:
[0084] 在外部存储器中建立一个用于存储的 -Τ数据的文件夹; 、 -Η
[0085] 逐行读取步骤Ε)得到的Η值间隔均匀的(Μ-Η)τ数据文件,除去第一行标题行外,将 读取到的每一行的数据存储于一个临时数组中;
[0086] 在外部存储器的用于存储¥ -Τ数据的文件夹中建立一个包含有该Η f/ 值为文件名的数据文件,其扩展名可以任意设定,如.txt,. dat,. bin等等;在所建立的数据 文件中,以追加的方式写入标题行的内容,标题行包括磁场强度Η和偏导数两个物理量及分 隔符;
[0087]从每个(Μ-Η)τ数据文件的第三行起,将读取到的该行的Μ值减去上一行读取到的Μ 值,记为ΔΜ;将读取到的该行的Η值减去上一行读取到的Η值,记为ΔΤ;利用下面的公式来 计算每一个指审Η倌下的Μ对淵度Τ的偏导数:
[0088
[0089] 将Τ值及相应的偏导数:以逐行追加的方式写入步骤F)建立的文件夹 、
一 下的数据文件中;
[0090] 重复上述过程,遍历其余所有的(Μ-Η)τ数据文件,获得全部指定Η序列下的
-Τ数据文件; Η
[0091] G)指定Τ序列,Τ序列可以县击骤R)中所设定的Τ序列,或者是步骤Β)中所设定的Τ 序列的子集;设定积分公另 I中的积分下限和上限;依次逐行读取 r

步骤F)中建立的 4数据文件,对步骤F)中得到的一系彡 -Τ :数 / ? 据曲线在指定条件下求积分,得到指定Τ序列下的一系列的△ s-τ数据,具体步骤如下:
[0092] 在外部存储器中建立一个用于存储的△ S-Τ数据文件的文件夹;
[0093] 依此遍历并逐行读取步骤F)得到的I | -T数据文件,除去第一行标题行
Η 外,将读取到的每一行的数据存储于一个临时数组中;
[0094] 在外部存储器的用于存储的△ S-T数据的文件夹中建立一个包含有步骤G)所设定
的i 2 -T积分上限Η值为文件名的数据文件,其扩展名可以任意设定,如 J Η .txt,.dat,.bin等等;在所建立的数据文件中,以追加的方式写入标题行的内容,标题行包 括温度T和磁熵变两个物理量及分隔符,例如:"Temperature Δ S" ;
[0095] 逐行读取步骤F)得到的 j -T数据文件,从第二行开始,将读取到的每 I?

一行的数据存储于一个临时数组中,当读取到Τ值等于步骤G)中指定Τ序列中的Τ值时,以一 临时变量来存储该行的 j值;终止继续读取i -τ数据文件,继续 )Η V /Η
读取下一个Ρ I -Τ数据文件,重复本段所述的操作,将所有读取到的指定Τ值所 V U

对应的 1进行累加,直至遍历完全部的 1 -Τ数据文件,得到其累加 J Η ^ Η ??
[0096] 将上述累加值乘以Η步长,丨
其乘积即为指定Τ值、积分下 限、上限条件下的磁熵变Δ S,其中Δ Η为相邻网仃的Η值的差值,因为在步骤Ε)中已经指定Η 序列为等间隔的序列,因此A Η是一个固定不变的值;
[0097] 将所得到的温度Τ、磁熵变AS以及分隔符,以逐行追加的方式写入步骤G)所建立 的文件下的△ S-Τ数据文件中;
[0098] 重复上述步骤G )所述过程,遍历其余所有指定T序列下的一系列的
-T数据文件,获得全部指定条件下的一系列的△ S-Τ数据; Η
[0099] 保持积分下限不变,更改积分上限,重复G步骤)中上述步骤,获得新的指定磁场变 化条件下的全部指定Τ序列下的一系列的△ S-Τ数据;
[0100] Η)关闭上述所有步骤中读、写过的数据文件。
[0101] 在步骤E-bl)中,所采取的Μ取值的依据在于:由于在一条M-Η曲线中通常都包含有 成千上万个数据点,所指定的Η值与最邻近的实际测量Η值之间的差值与整条M-Η曲线中的Η 变化范围相比是微不足道的,因此,即使取该行所在的Μ值作为指定Η值下所对应的Μ值,所 导致的误差也是很小的,通常,由此带来的误差小于0.07%。
[0102] 当计算精度要求较高时,可采取步骤E_b2)中所述的差值的方法来获得更为准确 的Μ值。
[0103] 为了加快处理速度,上述方法还可进一步改进为:
[0104] 在步骤E-b)中,在外部存储器中建立一个包含有该设定温度值为文件名的数据文 件的操作替换为:在计算机内存(RAM)或计算机CPU内的高速缓存(Cache)中建立一个代表 该设定温度值为的二维动态数组;写入文件的操作替换为:向所述二维动态数组的尾部写 入数据;
[0105] 在步骤E-a)中,在外部存储器中建立一系列代表各自Η值的独立的数据文件替换 为:在计算机内存(RAM)或计算机CPU内的高速缓存(Cache)中建立一系列代表各自Η值的独 立的二维动态数组;
[0106] 在步骤E-C)、E-bl)、E-b2)中,所有的遍历在外部存储器中建立的数据文件的操作 替换为:遍历各自之前步骤中所有的在计算机内存(RAM)或计算机CPU内的高速缓存 (Cache)中建立一系列二维动态数组。
[0107] 进一步地,上述各步骤中所述的二维动态数组也可以以链表来代替,即采用链表 的数据结构来存储数据。
[0108] 优选地,在步骤D)中,所读取到的Μ值除以将待测试的磁性材料的质量,其结果替 代原实测的Μ值,写入步骤D)建立的数据文件中。
[0109] 优选地,步骤C)中得到的数据中,过长位数的数据并不能带来计算结果准确度的 提高,为了减小数据量和运算资源消耗,在步骤D中将Μ、Η的数值统一截取为固定长度的数 值,例如小数点后取6位、7位或8位。
[0110] 本发明的有益效果:
[0111] 通过采用本发明的方法,可以彻底解决现有技术在利用PPMS测量磁性材料过程中 获取的Μ-T曲线、AS-T曲线难题,利用计算机来完成相关操作,方便、快捷。
【附图说明】:
[0112] 图1:某种磁性材料的Μ-T曲线;
[0113] 图2:某种磁性材料的AS-T曲线;
[0114] 图3:具体实施例的步骤Ε)-步骤G)中相关设定参数;图中涂抹了一些无关紧要的 信息;
[0115] 图4:为实现本发明的技术方案的一种【具体实施方式】的程序对内存的需求。
【具体实施方式】
[0116] 为便于理解本发明,下面结合实例来具体介绍本发明的技术方案。
[0117] Α)按照符合PPMS操作规范的流程,称量5g的某种磁性材料粉末,严格按照PPMS操 作规范将待测试的磁性材料装入PPMS测量系统中;
[0118] 以下所有操作步骤均利用计算机来完成:
[0119] B)在PPMS的控制计算机上设定测试的温度序列值:2K,4K,6K,8K,10K,……48K, 50K,52K,54K,……96K,98K,100K,各个测试温度成等间距序列,间隔为2K;设定测试的磁场 强度为700000e,磁场从00e增加到700000e,再逐渐减小到-700000e,然后回到700000e;在 每一个设定的测试温度下,磁性材料均历经同样的所述磁场扫描;所述T指PPMS系统导出的 数据文件中的物理量Temperature;
[0120] C)开始测试:系统温度在控温系统的作用下达到设定的第一温度值2K并稳定后, 测量第一M-Η曲线;然后,系统温度在控温系统的作用下达到设定的第二温度值4K并稳定 后,测量第二M-Η曲线;然后,系统温度在控温系统的作用下达到设定的第三温度值6K并稳 定后,测量第三M-Η曲线;……重复这一过程,逐次测量磁性材料的M-Η曲线,直至完成100K 温度下的M-Η曲线;在每次测量过程中温度保持恒定不变;依次逐次测量磁性材料的M-Η曲 线,直至完成所设定的所有温度序列下的M-Η曲线;所述Η指PPMS系统导出的数据文件中的 物理量Magnetic Field,所述Μ指PPMS系统导出的数据文件中的物理量Moment;
[0121] 依照PPMS操作规范的流程,导出所测试材料的所有数据,除标题行外,每一行数据 中由温度值、所施加的外磁场强度、所测磁性材料的磁矩、误差项构成;根据测量数据量的 多少,导出的测试数据文件得到的数据文件有7个,分别保存为MCEl.dat,MCE2.dat, MCE3 · dat,MCE4 · dat,MCE5 · dat,MCE6 · dat,MCE7 · dat;不同的温度、不同的Η值下的测试数据 合并存储在所述一个或多个数据文件中,即使导出的数据文件为多个,在每个单独的数据 文件中,也包含有不同的温度、不同的Η值下的测试数据,且这些Η值的间隔(ΔΗ)是不均匀 的;
[0122] 例如:MCE4.dat的文件部分内容如下:
[0123] Temperature(K),Magnetic Field(Oe),Moment(emu),M.Std.Err.(emu)
[0124] 32.00202755,-0.118,-0.00126688856058318,4.51899702302814E-6
[0125] 32.0013313,7.0295,-〇.00127597555348906,4.86920603808076E-6
[0126] 32.00174335,565.58,0.0422035493506414,0.000402803915835685
[0127] 32.0015945,1025.09,0.0729658843502942,0.000458270810619051
[0128] 32.001915,1255.996,0.0928575299552316,0.000451647444187443
[0129] 32.0020218,1451.7385,0.112409561976028,0.000444269277498134
[0130] ……
[0131] 31.99976255,61045.3245,4.15532584682656,0.000495170438107461
[0132] 31.9995384,60795.461,4.14521563817148,0.000600448386830866
[0133] 31.999567,60635.5585,4.13403371695014,0.000654675443479942
[0134] 31.9996605,60448.9255,4.12348915203937,0.00059551573876
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