[发明专利]测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统及其方法

说明书

测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统及其方法，该方包括：搭接测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统；测量超磁致伸缩棒退磁前的剩磁；在不同退磁电流频率和幅值下，产生不同的退磁初始磁场，对超磁致伸缩棒退磁；测量不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒退磁后的剩磁；计算不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒的退磁效率；选取退磁效率满足要求的退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度范围，对超磁致伸缩棒退磁；测量退磁后超磁致伸缩棒的磁致伸缩应变。还包括测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统。本发明磁致伸缩应变测量的重复性得到显著提高，提高了测量的精确度。

技术领域

本发明涉及磁致伸缩测量，具体是涉及一种测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统及其方法。

背景技术

稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)作为一种新型的电磁功能材料，由于其出色的磁致伸缩性能在微位移驱动领域占有极大的应用市场，并广泛应用于机器人、超精密加工、精密仪器和水声换能器等领域。

稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变测量的重复性是产品应用极为关键的因素之一，同样也标志着测量的精确度如何。从目前实验数据来看，磁致伸缩测量的重复性较差、精确度较低。磁致伸缩材料作为一种高度非线性材料，其磁机耦合特性决定了磁致伸缩应变测量的重复性，而剩磁作为关键因素，如何进行高效的退磁是一个亟待解决的问题。

国内外对退磁已经有相关研究，但多集中于变压器铁芯等软磁材料，CN102323555 A公开了一种多光束激光外差测量磁致伸缩系数的方法，其中公开了在测量磁致伸缩系数时，先将待测试件进行退磁，但并未未公开退磁的具体方法，也未描述如何进行高效退磁或者退磁是否成功，未量化考虑剩磁对磁致伸缩应变测量的精确度产生的影响。实际上，如何进行磁致伸缩材料的高效退磁是磁致伸缩应变测量的难点，也是该领域需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统及其方法，对稀土超磁致伸缩材料高效退磁后测量磁致伸缩应变，磁致伸缩应变测量的重复性得到显著提高，有效提高了材料参数测量的精确度。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统，包括直流电源、信号发生器、功率放大器、高斯计、应变仪、超磁致伸缩棒、霍尔探头、电阻应变片、换向开关、大线圈、小线圈、感应线圈和磁轭，磁轭两侧分别设有大线圈，磁轭中部固定有超磁致伸缩棒，超磁致伸缩棒上端固定在磁轭上端，超磁致伸缩棒下端固定在磁轭下端，超磁致伸缩棒中部设有两个小线圈，超磁致伸缩棒依次穿过两个小线圈，感应线圈缠绕在超磁致伸缩棒中部表面，电阻应变片位于感应线圈上方位置；直流电源通过换向开关分别与大线圈、小线圈相连，信号发生器与功率放大器相连，功率放大器与小线圈相连，电阻应变片与应变仪相连，高斯计与霍尔探头相连，霍尔探头紧贴超磁致伸缩棒中部的感应线圈。

进一步，还包括数据记录仪，所述应变仪、感应线圈、高斯计分别与数据记录仪相连。

一种测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的方法，包括以下步骤：

(1)搭接测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统；

(2)测量超磁致伸缩棒退磁前的剩磁ΔB_1r；

(3)在不同退磁电流频率和幅值下，产生不同的退磁初始磁场，对超磁致伸缩棒进行退磁操作；

(4)测量不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒退磁后的剩磁ΔB_2r；

(5)计算不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒的退磁效率η；

(6)选取退磁效率满足要求的退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度范围，对超磁致伸缩棒进行退磁操作；