[实用新型]极端低温状态下超磁致伸缩材料特性测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种材料特性测量装置，具体指一种极端低温状态下超磁致伸缩材料特性测量装置。

背景技术

超磁致伸缩材料作为一种新型的智能材料在军工和民用方面有非常好的应用前景，其应变值大、机电转换效率高、能量密度大、响应速度快等特点在诸如主动减振装置、高精度线性马达、燃料喷射系统、大功率低频声纳系统、精密机械控制等国防、民用领域得到了广泛的应用。

大量常温实验表明，在静态下，超磁致伸缩材料的特性在本质上受到力—磁—热多场耦合的影响；在动态下，超磁致伸缩材料特性不仅受到力—磁—热多场耦合的影响，而且磁场的频率和幅值也对它的动态输出特性受到很大的影响。

对于低温环境（液氮温度-196℃）下动态试验，目前除了美国NASA在1992年内部年报时有相关的报道外，其他方面的报道基本上属于空白。为此，对于该材料的实际应用与未来研究，低温动态力—磁—热多场耦合实验研究就是不可或缺的一部分。

目前，极端环境温度下的低温动态研究的主要原因为是没有适于液氮极端低温环境的力—磁—热多场耦合动态实验装置。其难点是在极端低温环境，实现驱动线圈正常工作的同时，也要保证预压机构及低温传感器测试等装置正常运行，这些都与常温动态测试有截然的不同。目前，我们设计了适用于液氮极端低温环境下的力—磁—热多场耦合实验装置，包括液氮极端低温环境装置、预压机构、驱动线圈、磁路优化结构和低温传感器，主要克服液氮极端低温环境下，保证驱动线圈、预压机构及低温传感器的正常工作，从而实现超磁致伸缩材料在液氮低温环境下的力—磁—热多场耦合的动态特性研究，其目的主要解决极端低温环境下超磁致伸缩材料基础性关键科学问题，为实际应用奠定基础。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种极端低温状态下超磁致伸缩材料特性测量装置，为了实现上述发明目的，所采用的技术方案为：极端低温状态下超磁致伸缩材料特性测量装置，主要包括：

驱动线圈，通电后可生成驱动磁场；

超磁致伸缩元件，在所述驱动磁场下发生伸缩；

气压装置，与磁致伸缩元件顶端接触，利用空气形成的压力，施加给磁致伸缩材料以获得预应力；

杜瓦液氮装置，用于创造极端低温环境；

检测装置，用于检测超磁致伸缩元件变形量、超磁致伸缩元件的预应力以及驱动磁场大小；

支承座体，与气压装置的顶部紧贴，用于固定气压装置顶部的高度；

其中，所述驱动线圈和磁致伸缩元件置于装有液态氮的杜瓦液氮装置中；

所述的杜瓦液氮装置上方盖有环氧板，杜瓦装置底部的空心部位设有支撑基座。

所述的杜瓦液氮装置的制作材质为无磁不锈钢。

所述的气压装置包括一端开口的波纹管、无磁不锈钢圆柱体，所述的波纹管倒扣在圆柱体的顶部，并与圆柱体氩弧焊密封，密封后形成一个空腔；波纹管或圆柱体的侧壁上开有充气口，以便向空腔内冲入气体；所述的圆柱体底面上设有凹槽，凹槽的大小和形状与超磁致伸缩材料的端部的大小和形状一致

所述的超磁致伸缩元件的两端分别连接有导棒，超磁致伸缩元件上端的导棒嵌在所述气压装置的凹槽内。

所述的检测装置包括气压装置的凹槽与导棒之间安装的薄膜压力传感器、贴在超磁致伸缩原件表面的应变片以及用于检测驱动磁场强度的低温Hall探头。

本实用新型的提供了极端低温状态下超磁致伸缩材料特性测量装置，利用液态氮创造出极端低温环境，杜瓦双层真空隔离装置是很好的保温装置，将液态氮放置于杜瓦容器当中，可使液态氮保持超低温。加压装置利用的是气体加压，利用气压给超磁致伸缩材料一定压力，以获得超磁致伸缩原件的预应力，利用压力传感器测量超磁致伸缩材料受到的压力、利用应变片测量超磁致伸缩原件产生的变形量，利用低温Hall探头来测量驱动线圈产生的磁场强度。

本实用新型提供了一种超低温环境下，超磁致伸缩材料特性测量装置，突破了科技的空白。传统的测量方法和测量装置都是在常温环境下进行的，测量的超磁致伸缩材料的特定都是常温环境下表现出的特性，关于超低温环境下超磁致伸缩材料的特性尚属空白。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是极端低温状态下超磁致伸缩材料特性测量装置的结构示意图；

图2是极端低温状态下超磁致伸缩材料特性测量装置中气压装置的结构示意图；