[发明专利]一种三维空间矢量测磁装置及方法

说明书

本发明涉及一种三维空间矢量测磁装置及方法，包括主支架、三组铁心组件和样品装载组件，铁心组件包括相对设置的两个半铁心、设于半铁心上的绕组、分别与两半铁心固接的铁心固定片以及与铁心固定片相连的驱动部，驱动部能够调节两半铁心之间的间距，样品装载组件包括样品支架、样品本体和屏蔽块，半铁心的铁心极头与样品本体之间设有屏蔽块，屏蔽块与样品本体之间紧密抵接有压电传感片或压电应力陶瓷片。本发明解决了现有测试方法中磁化环境影响磁‑电之间的关系导致测试可靠性差、样品磁化效率低和测试不能模拟实际工况磁化环境的问题，避免磁性材料模型不准确导致的材料利用率低、能耗高的问题。

技术领域

本发明涉及磁性材料测试技术领域，尤其涉及一种三维空间矢量测磁装置及方法。

背景技术

磁性材料的磁特性分为静态磁特性和动态磁特性。静态磁特性与材料的成分和结构有关，常用的测量方法有冲击法、磁通计法等。动态磁特性与材料的磁化环境（如激磁波形、温度、应力、频率等）、样品形态和加工工艺等有关，常用的测量方法有爱波斯坦方圈法、环形样件法等。

根据磁场的边界条件，当传感线圈与样品表面距离无限接近且表面电流为0时，磁场满足切向磁通连续。由高斯定理，封闭区域的磁场满足法向磁通连续原理。通过磁通连续原理使用磁场传感器即可得出样品内部的磁场强度和磁感应强度。三维磁特性测试技术是在笛卡尔坐标系X、Y、Z三个方向激磁环境下获得材料动态磁性能的测试技术，三维磁特性测试系统主要由激磁绕组、传感系统、功率放大系统、信号采集系统等组成。

现有技术，采用感应线圈传感器，依据电磁感应原理建立磁-电之间的关系，测得磁场强度和磁感应强度。然而，感应线圈易受挤压变形、高频环境稳定性差。另外，感应H线圈接近样品表面的距离受限于现有技术难以接近为0且各个线圈一致性较差，受限于样品测试空间，H传感的灵敏度难以提高，三维磁特性测试装置单轴（X轴或Y轴或Z轴）铁心极头位置调控稳定性和激磁效率受限样品磁化环境。此外，针对于实际工况磁化环境，现有技术不能模拟应力下样品的三维动态磁特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种三维空间矢量测磁装置及方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种三维空间矢量测磁装置，其特征在于，包括主支架、设于主支架内的三组铁心组件以及设于三组铁心组件之间的样品装载组件，所述铁心组件包括相对设置的两个半铁心、设于半铁心上的绕组、分别与两半铁心固接的铁心固定片以及与铁心固定片相连的驱动部，其中一个所述铁心固定片与主支架固接，另一个所述铁心固定片与主支架滑动连接，所述驱动部能够调节两半铁心之间的间距，所述样品装载组件夹紧于三组两两相对的半铁心的铁心极头之间，所述样品装载组件包括样品支架、样品本体以及屏蔽块，所述半铁心的铁心极头与样品本体之间设有屏蔽块，所述屏蔽块与样品本体之间紧密抵接有压电传感片或压电应力陶瓷片。

根据上述技术方案，优选地，其中一个所述铁心固定片通过铁心固定块与主支架固接，另一个所述铁心固定片下端固接有滑块，所述滑块滑动连接有滑轨，所述滑轨固接于主支架上。

根据上述技术方案，优选地，所述驱动部包括与主支架转动连接的扭杆、分别固接于两铁心固定片一侧的扭杆固定块以及与扭杆端部固接的扭轮，三组铁心组件的扭杆分别沿着卡尔坐标系的XYZ三个方向设置，所述扭杆一端与其中一个扭杆固定块转动连接，扭杆中部与另一个扭杆固定块螺纹连接。

根据上述技术方案，优选地，所述压电传感片包括定位板、安装于定位板上的H传感和B传感，所述H传感和B传感为环状结构，所述定位板中部开设有矩形通孔，所述H传感固定连接于矩形通孔处，所述B传感设于H传感外并与定位板固定连接。

根据上述技术方案，优选地，所述H传感和B传感围成四边形环状结构，H传感和B传感均设有压电陶瓷片和导电铜带，所述B传感和H传感分别在磁场方向中导电铜带产生的安培力垂直于压电陶瓷片。