[发明专利]双向应力加载条件下的二维单片磁特性测试系统及方法

权利要求书

1.一种双向应力加载条件下的二维单片磁特性测试系统，该系统包括电脑、采集卡、被测样片、B-H复合传感线圈、一级放大电路、两个应力加载装置，其特征在于，所述被测样片呈由长臂和短臂构成的十字形，在长臂和短臂交点位置均设置空气槽，长臂和短臂等宽度，空气槽的宽度为长臂宽度的1/25，空气槽的深度为空气槽宽度的1～4倍；定义被测样片长臂所在方向为x方向，短臂所在方向为y方向；

所述B-H复合传感线圈包括H线圈和四个B探针，H线圈分为Hx线圈和Hy线圈，Hx线圈和Hy线圈呈垂直交叉布置在H线圈基板上，所述H线圈基板安装在B探针基板的中央，在H线圈基板外围的B探针基板上布置四个B探针，且四个B探针呈垂直交叉布置，四个B探针到B探针基板中心的距离均相等，相对的两个B探针的连线与Hx线圈或Hy线圈平行；H线圈和B探针进行双绞出线，H线圈双绞出线和B探针双绞出线的焊接孔均布置在B探针基板上；

将B-H复合传感线圈固定在被测样片上表面的中心处；在被测样片下表面中心处贴上第一应变片、第二应变片、第三应变片，三个应变片分别沿着x轴、y轴以及和x轴成45°方向三个方向布置；

在被测样片的上下表面分别布置上“C型”磁轭和下“C型”磁轭，且两个“C型”磁轭垂直放置，C型的开口相对；两个“C型”磁轭的两个支腿部分均缠绕激磁绕组；

将B-H复合传感线圈的双绞出线均连接在一级放大电路的相应接口上，一级放大电路的输出端连接在采集卡的相应输入端，采集卡同时连接电脑，在电脑内加载磁测量虚拟仪器工作台，采集卡与电脑进行双向通信，所述采集卡的输出端经过功放与相应的水冷电阻串联，再经相应的隔离变压器连接到一对激磁绕组上；

在被测样片的长臂和短臂上分别连接一个应力加载装置，每个应力加载装置均连接电脑，通过电脑内的磁测量虚拟仪器工作台控制两个应力加载装置，被测样片表面上的三个应变片的引出线经锁相放大器连接到采集卡的输入端中。

2.根据权利要求1所述的双向应力加载条件下的二维单片磁特性测试系统，其特征在于所述四个B探针到B探针基板中心的距离为12.5mm。

3.根据权利要求1所述的双向应力加载条件下的二维单片磁特性测试系统，其特征在于，空气槽的宽度为4mm，长度为10mm。

4.根据权利要求1所述的双向应力加载条件下的二维单片磁特性测试系统，其特征在于，空气槽末端为圆弧形。

5.一种双向应力加载条件下的二维单片磁特性测试方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：设计被测样片：

被测样片呈由长臂和短臂构成的十字形，在长臂和短臂交点位置均设置空气槽，定义被测样片长臂所在方向为x方向，短臂所在方向为y方向；

步骤二：设计B-H复合传感线圈：

H线圈采用垂直交叉结构，用于测量被测样片表面磁场强度，被测样片的磁感应强度B采用探针法进行测量，测量的是磁感应强度B的感应电压值；四个B探针以H线圈为中心呈垂直交叉布置，对H线圈和B探针的出线进行双绞，得到B-H复合传感线圈；

步骤三：组装B-H复合传感线圈及被测样片：

将B-H复合传感线圈固定在被测样片上表面的中心处，把被测样片与B探针接触部分的绝缘漆去掉；在被测样片下表面中心处贴上第一应变片、第二应变片、第三应变片，三个应变片分别沿着x轴、y轴以及和x轴成45°方向三个方向布置，用以测取不同角度的应变；再用固定钳将被测样片固定好；

在被测样片的上下表面分别布置上“C型”磁轭和下“C型”磁轭，且两个“C型”磁轭垂直放置，C型的开口相对；两个“C型”磁轭的两个支腿部分均缠绕激磁绕组；

步骤四：连接实验电路：

将B-H复合传感线圈的双绞出线均连接在一级放大电路的相应接口上，一级放大电路的输出端连接在采集卡的相应输入端，采集卡同时连接电脑，在电脑内加载磁测量虚拟仪器工作台，采集卡与电脑进行双向通信，所述采集卡的输出端经过功放与相应的水冷电阻串联，再经相应的隔离变压器连接到一对激磁绕组上；

在被测样片的长臂和短臂上分别连接一个应力加载装置，每个应力加载装置均连接电脑，通过电脑内的磁测量虚拟仪器工作台控制两个应力加载装置，被测样片表面上的三个应变片的引出线经锁相放大器连接到采集卡的输入端中，

步骤五：对装置进行校正：

在实验之前用锁相放大器采集应变片的信号，并根据所采应变信号对被测样片进行初始化校正，保证在实验开始之前被测样片不受扭曲、变形所带来的外力；若检测到扭曲或变形，使用电脑控制应力加载装置调平被测样片；

步骤六：开始进行试验：

控制采集卡输出不同频率的激磁信号，同时控制两个应力加载装置输出不同大小的力，两个应力加载装置的力互相垂直，此时采集B-H复合传感线圈的输出信号和应变片的输出信号，使用磁测量虚拟仪器工作台控制采集卡采集到的Bx、By信号，合成一个标准圆形或者椭圆形；再进行后处理，得到不同力下、不同激磁频率下的B-H曲线、损耗曲线，最终完成对材料双向应力加载条件下的二维单片磁特性测量。