[发明专利]一种大磁致伸缩材料的测量装置和方法

说明书

一种大磁致伸缩材料的测量装置和方法，其中，测量装置包括磁轭、上极柱、下极柱、上极头、下极头、第一压力杆和第二压力杆；上极柱和下极柱设置在磁轭内部相对的两侧；上极头与下极头设置在上极柱和下极柱相对的两个面上；第一压力杆和第二压力杆平行设置，且第一压力杆和第二压力杆的一端通过连接杆连接，另一端依次穿过磁轭和上极柱；连接杆与气缸连接，第一压力杆和第二压力杆在气缸的带动下进行上下运动。上述技术方案具有复现性，能够满足测量过程中应力的要求，同时也不影响磁场均匀性，实现不同应力下的测量。

技术领域

本发明涉及磁性材料测量领域，尤其涉及一种大磁致伸缩材料的测量装置和方法。

背景技术

大磁致伸缩材料具有较高的磁机耦合特性，能够高效地实现磁能到机械能的转化，具有转换率高、能量密度大、响应速度快、可靠性好等优点。大磁致伸缩材料在在声学、位移控制、高能微动力装置、力学传感、磁学等领域得到大量的应用。当前以铽镝铁(Tb_xDy_1-xFe₂)为代表的一系列超磁致伸缩材料已经得到商品化，广泛应用于声纳换能器、传感器、机器人等领域。

大磁致伸缩材料在高科技、前沿科技领域的应用尤为重要。例如磁致伸缩材料应用于海军声纳，可以使海军声纳具有超远距离探测、重量轻的特点，其能量密度、工作距离是传统声纳的几十倍。而且频率极低，装备了基于磁致伸缩材料的海军声纳可以使舰艇反隐形能力大幅提升。世界各主要国家海军都在花大精力研发该技术。磁致伸缩材料在诸如海洋声学断层分析系统、导弹发射控制装置、地球物理勘探、陆地声纳、地下通讯系统等一大批尖端技术领域具有重要的应用价值。

大磁致伸缩材料沿磁场方向的长度会随便磁场的增大而伸长，随着磁场的减小，其长度会减小，当磁场为0时，其长度会恢复到初始的大小。

按照国标“G/T 19396-2003特镝铁大磁致伸缩材料”中对特镝铁材料性能的规定，需要测量不同应力下的性能。其实，在实际使用过程中，大磁致伸缩材料也大多工作在有应力的情况下，比如在海军声纳设备上的使用。因此，不同应力下的磁致伸缩系数测量就显得非常重要。

目前，测量大磁致伸缩系数的测量方法普遍采用电阻应变片法，其所使用的应变电阻传感器均为人工贴于被测材料之上，但是人为因素具有不确定性，比如：所贴位置、样品表面光洁度的选择、胶的种类和厚度、粘贴时使用应力的大小都会影响测试结果的复现性，所以不同的测量设备之间没有可比性。

在国标G/T 19396-2003中，对大磁致伸缩材料的测量方法作出了规定，推荐采用电阻应变片法进行测量。如图1所示，是国标推荐的测量方法对应的测量装置。电阻应变片贴在了被测样品表面，只能测量样品的被贴的那部分的局部性能。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种能够满足测量过程中应力的要求，同时也不影响磁场均匀性的大磁致伸缩材料的测量装置和方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种大磁致伸缩材料的测量装置，包括磁轭、上极柱、下极柱、上极头、下极头、第一压力杆和第二压力杆；所述上极柱和所述下极柱设置在所述磁轭内部相对的两侧；所述上极头与所述下极头设置在所述上极柱和所述下极柱相对的两个面上；所述第一压力杆和所述第二压力杆平行设置，且所述第一压力杆和所述第二压力杆的一端通过连接杆连接，另一端依次穿过所述磁轭和所述上极柱；所述连接杆与气缸连接，所述第一压力杆和所述第二压力杆在所述气缸的带动下进行上下运动。