一种超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置及测量方法，该装置包括外磁场组件，所述外磁场组件包括两个磁极，两个磁极之间设有不导磁压力容器组件，所述不导磁压力容器组件包括密封的不导磁外壳，构成高温高压容器，容器内部放置所述超磁致伸缩元件；所述不导磁外壳上安装预应力施加组件、温度控制组件和压力控制组件，分别用于调节施加在超磁致伸缩元件上的预应力、高温高压容器内的温度和压力，所述磁学参数检测组件安装在所述超磁致伸缩元件上，检测超磁致伸缩元件在不同外磁场、预应力、温度、压力下的变形量和表面磁场强度，实现外磁场连续可调、偏置预应力可调、温度场可调、压力场可调的超磁致伸缩材料磁学参数的测量。测量。测量。

【技术实现步骤摘要】
一种超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及磁测量
，尤其涉及一种超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]超磁致伸缩材料(GMM)是一类具有磁致伸缩特性的材料，自超磁致伸缩材料出现以来，以其磁场下较大的磁致伸缩应变得到广泛关注。超磁致伸缩材料(GMM)在工程上具有将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的特性，研究人员利用其磁—力转化原理，研制出了磁控执行器、磁场传感器、能量转换等高精度、高能量密度元器件。
[0003]超磁致伸缩材料的工作特性为：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，因其具有优于压电陶瓷PZT的性能被广泛应用于制作低频大功率换能器。例如，在随钻测量数据声波遥传技术的开发过程中，产生沿钻柱传播的低频弹性载波就需要利用超磁致伸缩材料换能器来激发。
[0004]常温常压下，超磁致伸缩材料的力学、磁学特性非常优越，为了实现超磁致伸缩材料在不同应用场景中的应用，因而需要更好的掌握超磁致伸缩材料换能器在温度场及压力场下的工作性能，而这必须对换能器设计过程中有关超磁致伸缩材料的磁学参数与温度场、压力场之间的关系进行实验测量。因此设计一种外磁场连续可调、偏置预应力可调、温度场可调、压力场可调的超磁致伸缩材料磁学参数测量装置及测量方法，对于研究磁致伸缩材料的磁学特性以及随钻数据声波遥传技术的开发都十分重要。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置及测量方法，能够实现外磁场连续可调、偏置预应力可调、温度场可调、压力场可调的超磁致伸缩材料磁学参数测量，能够测得超磁致伸缩材料在不同偏置预应力的作用下超磁致伸缩材料磁学参数随温度、压力的变化规律。
[0006]为了实现上述的目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]一种超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置，包括：外磁场组件、不导磁压力容器组件、预应力施加组件、磁学参数检测组件、温度控制组件、压力控制组件和超磁致伸缩元件；
[0008]所述外磁场组件包括两个磁极，两个磁极之间设有不导磁压力容器组件，所述不导磁压力容器组件包括不导磁外壳，所述不导磁外壳密封，构成高温高压容器，容器内部放置所述超磁致伸缩元件；
[0009]所述不导磁外壳上安装预应力施加组件、温度控制组件和压力控制组件，所述预应力施加组件与所述超磁致伸缩元件接触，调节施加在所述超磁致伸缩元件上的预应力；所述温度控制组件和所述压力控制组件分别用于调节高温高压容器内的温度和压力；
[0010]所述磁学参数检测组件安装在所述超磁致伸缩元件上，用于检测所述超磁致伸缩元件在不同外磁场、预应力、温度、压力下的变形量和表面磁场强度。
[0011]进一步的技术方案，所述外磁场组件还包括恒流源、线圈和磁极间距调节组件，通过所述恒流源向所述线圈供电，产生外加磁场。
[0012]进一步的技术方案，所述超磁致伸缩元件在所述外磁场作用下发生磁致伸缩。
[0013]进一步的技术方案，所述外磁场组件通过改变恒流源输入线圈的电流的大小以及通过磁极间距调节组件调节磁极之间的距离，实现外磁场大小的精确调节。
[0014]进一步的技术方案，所述不导磁压力容器组件还包括不导磁样品支架，所述不导磁样品支架固定在所述不导磁外壳的内部，用于承托所述磁学参数检测组件以及所述超磁致伸缩元件。
[0015]进一步的技术方案，所述预应力施加组件包括预应力螺杆和预应力显示仪表，通过泵压调节预应力大小，用于给超磁致伸缩元件提供数值大小可调的偏置预应力。
[0016]进一步的技术方案，所述温度控制组件包括加热装置，用于给超磁致伸缩材料元件提供温度可调的温度场。
[0017]进一步的技术方案，所述压力控制组件包括加压装置，用于给磁致伸缩材料元件提供压力大小可调的压力场。
[0018]进一步的技术方案，所述磁学参数检测装置包括应变片传感器和磁场传感器；所述应变片传感器安装在超磁致伸缩元件的侧面，用于检测超磁致伸缩元件的变形量；所述磁场传感器安装在超磁致伸缩元件和预应力螺杆之间，用于测量超磁致伸缩元件表面磁场强度。
[0019]本专利技术还公开了一种超磁致伸缩材料磁学参数的测量方法，在上述超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置的基础上实现，该方法包括如下步骤：
[0020]步骤1：通过预应力施加组件，调节泵压大小来调节施加在超磁致伸缩材料上的预应力大小，并通过预应力及压力显示仪表显示预应力的大小；
[0021]步骤2：利用恒流源给外磁场组件供应直流电，使其产生外磁场，给超磁致伸缩元件施加一定的磁场强度而使超磁致伸缩元件发生伸缩变形，记录此时的外磁场B；
[0022]步骤3：通过安装在磁致伸缩材料表面的磁场传感器测得超磁致伸缩元件表面的磁感应强度H；
[0023]步骤4：将安装在超磁致伸缩元件侧面的应变片传感器连接到应变仪上，通过应变片传感器测得超磁致伸缩元件的变形量；
[0024]步骤5：分别记录上述测得的偏置应力大小、外磁场B、超磁致伸缩元件表面磁场强度H以及应变仪上测得的数据；
[0025]步骤6：改变直流电的电流大小，依次重复步上述步骤1至步骤5。
[0026]与现有技术相比，本专利技术所述技术方案存在以下有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种超磁致伸缩材料磁学参数的温度特性、压力特性测试装置，该装置具有外磁场连续可调、偏置预应力可调、温度场可调、压力场可调的优点，能够测得超磁致伸缩材料在不同偏置预应力的作用下超磁致伸缩材料磁学参数随温度、压力的变化规律。
[0028]本专利技术能够实现在不同的偏置应力作用下，测试超磁致伸缩类智能材料的磁学参数随温度场、压力场的变化曲线，其中包括B
‑
H曲线与温度和压力的关系、S
‑
H曲线与温度和压力的关系；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曲线与温度和压力的关系。
附图说明
[0029]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0030]图1为本专利技术实施例一中超磁致伸缩材料磁学参数测量装置的结构示意图。
[0031]其中，1磁极，2超磁致伸缩元件，3预应力螺杆，4不导磁外壳，5不导磁样品支架，6应变片传感器，7磁场传感器，8测温装置，9加压装置，10加热装置，11导线连接器，12恒流源，13线圈，14压力显示仪表，15预应力显示仪表，16磁极间距调节组件。
具体实施方式
[0032]下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
[0033]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置，其特征在于，包括：外磁场组件、不导磁压力容器组件、预应力施加组件、磁学参数检测组件、温度控制组件、压力控制组件和超磁致伸缩元件；所述外磁场组件包括两个磁极，两个磁极之间设有不导磁压力容器组件，所述不导磁压力容器组件包括不导磁外壳，所述不导磁外壳密封，构成高温高压容器，容器内部放置所述超磁致伸缩元件；所述不导磁外壳上安装预应力施加组件、温度控制组件和压力控制组件，所述预应力施加组件与所述超磁致伸缩元件接触，调节施加在所述超磁致伸缩元件上的预应力；所述温度控制组件和所述压力控制组件分别用于调节高温高压容器内的温度和压力；所述磁学参数检测组件安装在所述超磁致伸缩元件上，用于检测所述超磁致伸缩元件在不同外磁场、预应力、温度、压力下的变形量和表面磁场强度。2.如权利要求1所述的超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置，其特征在于，所述外磁场组件还包括恒流源、线圈和磁极间距调节组件，通过所述恒流源向所述线圈供电，产生外加磁场。3.如权利要求2所述的超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置，其特征在于，所述超磁致伸缩元件在所述外磁场作用下发生磁致伸缩。4.如权利要求2所述的超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置，其特征在于，所述外磁场组件通过改变恒流源输入线圈的电流的大小以及通过磁极间距调节组件调节磁极之间的距离，实现外磁场大小的精确调节。5.如权利要求1所述的超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置，其特征在于，所述不导磁压力容器组件还包括不导磁样品支架，所述不导磁样品支架固定在所述不导磁外壳的内部，用于承托所述磁学参数检测组件以及所述超磁致伸缩元件。6.如权利要求1所述的超磁致伸缩材料磁学参数的测量装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫向宏，杨喜峰，闫世鹏，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：