[发明专利]基于原子磁强计的材料磁导率温度稳定性测试装置及方法

权利要求书

1.基于原子磁强计的材料磁导率温度稳定性测试装置，其特征在于，包括原子磁强计(1)、磁材料层(2)、柔性加热线圈(3)、温度传感器(4)、模拟磁场线圈(5)、磁屏蔽单元(6)、磁场控制模块(7)、温度数据采集模块(8)、温度控制模块(9)、磁强计电路采集控制模块(10)以及多功能上位机(11)，原子磁强计(1)布置于磁材料层(2)内腔的中心区域并与磁强计电路采集控制模块(10)相连接，柔性加热线圈(3)贴于磁材料层(2)外表面并与温度控制模块(9)相连接，温度传感器(4)置于磁材料层(2)上并与温度数据采集模块(8)相连接，温度数据采集模块(8)与温度控制模块(9)相连接，模拟磁场线圈(5)与磁场控制模块(7)相连接，温度控制模块(9)和磁强计电路采集控制模块(10)分别连接多功能上位机(11)，模拟磁场线圈(5)提供一定频率的磁场信号以计算磁材料层(2)屏蔽系数，原子磁强计(1)测量磁噪声，并将磁噪声带入屏蔽系数与磁导率的关系式计算出不同温度下的材料磁导率，分析材料磁导率温度稳定性。

2.根据权利要求1所述的基于原子磁强计的材料磁导率温度稳定性测试装置，其特征在于，所述温度传感器置于所述磁材料层的内表面，所述原子磁强计(1)的灵敏度低于磁材料磁噪声δB_mag，所述磁材料层(2)是形状为有限长度的封闭圆柱壳。

3.根据权利要求1所述的基于原子磁强计的材料磁导率温度稳定性测试装置，其特征在于，所述柔性加热线圈(3)的每平方厘米加热功率大于0.4W，加热磁材料层(2)的温度范围为35℃～150℃，所述温度数据采集模块(8)采用数显仪器，采集精度小于0.2％，所述温度控制模块(9)控制精度小于0.1℃，磁材料层(2)的温度波动小于±0.1℃。

4.根据权利要求1所述的基于原子磁强计的材料磁导率温度稳定性测试装置，其特征在于，所述模拟磁场线圈(5)提供一定频率下1nT至10000nT的磁场信号。

5.根据权利要求1所述的基于原子磁强计的材料磁导率温度稳定性测试装置，其特征在于，所述屏蔽系数的表达式如下：

其中S为屏蔽系数，B₁为模拟磁场线圈(5)提供频率为f₁磁场信号，B₀为原子磁强计(1)测量磁材料层(2)中心区域的剩磁。

6.根据权利要求1所述的基于原子磁强计的材料磁导率温度稳定性测试装置，其特征在于，所述磁导率的表达式包括以下磁导率实部μ'(T)表达式和磁导率虚部μ”(T)表达式：

其中f₁是频率，G是型状因子，k_B是玻尔兹曼常数，r是圆柱壳半径，S是屏蔽系数，t是圆柱壳厚度，T是温度，T₁是磁材料层(2)的温度，μ₀是真空磁导率，δB_mag是原子磁强计(1)测得的磁噪声。

7.根据权利要求6所述的基于原子磁强计的材料磁导率温度稳定性测试装置，其特征在于，材料磁导率温度稳定性由磁导率温度系数表达式确定，所述磁导率温度系数表达式包括以下磁导率温度系数实部α_μ′(f₁)表达式和磁导率温度系数虚部α_μ″(f₁)表达式：

温度系数的绝对值越大，磁导率的温度稳定性越差，温度系数的绝对值越小，磁导率的温度稳定性越好。