[实用新型]利用磁致伸缩材料测量交变磁场的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量技术领域的装置，具体地说，涉及的是一种利用磁致伸缩材料测量交变磁场的装置。

背景技术

现有的测量交变磁场的方法基本有两种。一种是利用感应法测量交变磁场(线圈式)。在亥姆霍兹线圈上通以交变电流，利用亥姆霍兹线圈中的探测线圈所产生的感应电动势，通过计算求得在亥姆霍兹线圈某点的磁场强度。探测线圈法线方向与亥姆霍兹线圈轴线的夹角不同时，其感应电动势的幅值ε_m也不同，其大小与cosθ成正比。另一种是利用霍尔元件测量交变磁场(霍尔式)。根据霍尔效应可知，若霍尔元件灵敏度和控制电流一定，霍尔电压和所在磁场成正比。通过测量霍尔元件上的电压来计算霍尔元件所在磁场的磁场强度。但线圈式和霍尔式都有很大的不足之处。线圈式尺寸不能做到很小，而且讯号的灵敏度和所测频率相关，不容易线性显示；霍尔式的温度稳定性很差，而且测量范围较小，价格也相对较高。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利名称为“无源固态磁场传感器”，专利号为ZL99239314.0的实用新型专利，该专利中提出：用磁致伸缩材料的面和压电陶瓷的面相互接合组成磁场传感器单元，以若干个上述传感器单元重叠地组成磁场传感器组件，以一层压电元件层其二面复合磁致伸缩元件为佳，可测量转速、流量，电流强度及磁成像、磁记录和磁记录介质。其不足在于：所用的磁致伸缩材料产生的形变太小，理论上来讲对压电片的挤压也很小，产生的信号非常微弱，不利于测量；所用的压电材料PZP跟现有的压电材料相比，不论是相对介电常数还是压电常数，都已经不能满足现在的需要；所用的结构不容易产品化，按其结构，由于磁致伸缩产生的应力可能会很大，如果装在盒子里很容易把盒子的端面顶坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种利用磁致伸缩材料测量交变磁场的装置，可以将尺寸降低到毫米级的、既有很好的灵敏度，又有很好的温度稳定性和大的测量范围，克服了现有线圈式尺寸和讯号灵敏度不足的问题，同时解决霍尔式温度稳定性差和测量范围小的缺陷。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，本实用新型包括磁致伸缩合金棒、装置外壳、圆板簧、压电片、导电片、接触环。至少一根磁致伸缩合金棒通过圆板簧接在压电片上，导电片接合在压电片的下面，然后一起设置在装置外壳中，但磁致伸缩合金棒暴露在空气中。接触环通过螺钉固定在装置外壳底部。导电片的引出端分别和装置外壳底部的导线连接导通，而导线分别与两个接触环可靠地接触，且互不导通，接触环上分别引出电压信号线接入测试仪表。

所述圆板簧由弹簧、圆板构成，圆板为空心半球体，弹簧与圆板相连的端面上布置了四个可旋转的螺钉，螺钉固定好后装入装置外壳。

所述的磁致伸缩合金棒与压电片通过强力胶粘结。

所述磁致伸缩合金棒一端顶住装置外壳端面，另一端通过圆板簧顶在压电片上。

所述压电片为锆钛酸铅压电片。

当将该装置放入交变磁场中时，磁致伸缩合金棒会产生轴向形变，形变应力通过圆板簧均匀地压在压电片，产生的电荷通过导电片和地线连到接触环上，接触环传出的电压可经电压放大器电路放大后由测量仪表测得。

本实用新型属于利用新的原理对现有测量交变磁场装置的改进，与现有装置相比，具有结构小而方便，可以将尺寸降低到毫米级的，安全可靠，能测得各个角度的交变磁场强度；同时它还有：1、克服了线圈式测量时讯号灵敏度随频率而变的缺点；2、克服了霍尔式温度稳定性差的缺点；3、无需输入，无源测量；4、测量范围广。该测量装置的测量范围可达到7.96×10^-2～7.96×10⁴A/m。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1为磁致伸缩合金棒，2为装置外壳，3为弹簧，4为圆板，5为压电片，6为导电片，7为接触环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括磁致伸缩合金棒1，装置外壳2，圆板簧，压电片5，导电片6，接触环7。

至少一根磁致伸缩合金棒1通过圆板簧接在压电片5上，导电片6接合在压电片5的下面，然后一起安装在装置外壳2中，但磁致伸缩合金棒1要暴露在空气中。接触环7通过螺钉固定在装置外壳2底部。导电片6的引出端分别和装置外壳2底部的导线连接导通，而导线分别与两个接触环7可靠地接触，且互不导通，接触环7上分别引出电压信号线接入测试仪表。