[发明专利]磁电材料的电诱导磁转换系数测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及到测量磁电材料的电诱导磁转换系数测试装置及测试方法。

背景技术

磁电材料是多铁性材料的一种，具有磁电效应。磁电效应是材料在磁场作用下产生电极化或在电场中产生磁化的现象，这种材料兼有铁磁和铁电性能，亦被称作多铁性材料。磁电材料可以用于磁场传感器、换能器、变压器等多种功能器件，受到研究人员的广泛关注。

磁电材料的耦合系数可以通过测量在已知磁场下产生的电极化来获得。美国的Dong等人在“Dong S.X.，Li J.F.and Viehland D.Characterization ofmagnetoelectric laminate composites operated in longitudinal-transverse andtransverse-transverse modes.Journal of Appl ied Physics.2004，95：2625”中公开了他的测试装置。其中，采用直流电源驱动电磁铁产生直流偏置磁场；采用锁相放大器输出一个正弦电压，经过功率放大器放大，驱动亥姆赫兹线圈产生正弦微扰磁场，同时锁相放大器也用于测量磁电材料的输出电压。申请号为200610165250、发明名称为《磁电材料的磁电系数测试仪及其测试方法》的中国专利，用于测试样品与磁场不同角度下的磁电系数。磁电材料的耦合系数也可以通过测量磁电材料在电场下激发的磁感应强度来获得。最近，W.Eerenstein等人在“W.Eerenstein，M.Wiora，J.L.Prieto，J.F.Scott，and N.D.Mathur，Giant sharp and persistent conversemagnetoelectric effect in multiferroic epitaxial heterostructures.NatureMaterials.2007，6：348”中提到了他们的测试方法，通过给样品施加电场，利用振动样品磁强计测试磁感应强度。万建国等人在“J.G.Wan，J.-M.Liu，G.H.Wang，andC.W.Nan，Electric-field-induced magnetization in Pb(Zr，Ti)O₃/Terfenol-Dcomposite structures.Applied Physics Letter.2006，88：182502”中提到了他们的测试方法，使用线圈来探测由电场激发的磁感应强度。

现有的磁电材料电诱导磁转换系数的测试方法存在的主要缺点是只测量了电诱导磁转换系数的幅值，不能测量电诱导磁转换系数的相位，振动样品磁强计价格昂贵，操作不灵活，不能获得样品磁感应强度分布情况。

发明内容

本发明所解决的一个技术问题在于克服上述振动样品磁强计的缺点，提供一种磁电材料的电诱导磁转换系数测试装置

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种磁电材料的电诱导磁转换系数测试的测试方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：直流磁场电源通过导线与左电磁铁、右电磁铁串联，在左电磁铁与右电磁铁之间设置x-y位移器和通过导线与特斯拉计相连接的特斯拉计探头，通过导线与电压放大器相连的交流磁场探头设置在安装于x-y位移器上待测样品的表面，电压放大器通过导线与示波器的一个通道相连接，函数信号发生器通过导线与功率放大器相连接，功率放大器通过导线与待测样品和示波器的另一个通道相连接。

本发明的x-y位移器为：在支架上设置有样品固定板和上下移动的平移器，平移器上设置有连接杆，交流磁场探头设置在连接杆的端部，待测样品设置在样品固定板上。

本发明的交流磁场探头为：在软磁体外缠绕有导线。

本发明的软磁体为锰锌铁氧体。

上述测试装置对磁电材料电诱导磁转换系数的测试方法步骤如下：

a.将待测样品安装在样品固定板上，放入左电磁铁与右电磁铁之间的磁场中，待测样品平行或垂直于磁场。

b.接通左电磁铁和右电磁铁的直流磁场电源，调整直流磁场电源输出电流，用于接收直流偏置磁场H_dc的特斯拉计的探头放置在左电磁铁与右电磁铁之间的磁场中。

c.函数信号发生器向功率放大器输出正弦交流信号，功率放大器输出交流电压，在待测样品中产生正弦交流电场E_ac，改变函数信号发生器的输出频率来改变正弦电场的频率，改变功率放大器的输出功率改变待测样品中的电场强度。