[发明专利]高分辨率巴克豪森噪声与增量磁导率扫查成像系统

说明书

本发明公开了高分辨率巴克豪森噪声与增量磁导率扫查成像系统，由上位机控制多功能电磁检测装置对铁磁性块体或磁性薄膜材料进行局域化巴克豪森噪声、涡流和增量磁导率等特征磁信号检测，上位机中的软件能从检测的特征磁信号中提取至少十四项磁参量；采用三轴运动平台搭载电磁检测装置中的磁头对铁磁性块体或磁性薄膜材料进行平面扫查，得到磁参量的空间分布成像结果；改变磁头采用的磁芯末端空气间隙宽度0.2～10μm，磁头的横向分辨率可在10～100μm范围内进行调整。通过测得试件表面多种磁参量的分布状态，实现磁特性成像，以反映材料内部微观结构和残余应力的分布状态。

技术领域

本发明属于电磁无损检测技术领域，结合多功能磁信号检测装置和三轴运动平台，并配置高分辨率磁敏元件，实现对铁磁性块体或磁性薄膜材料的巴克豪森噪声与增量磁导率扫查成像。成像结果可直接用于判定材料的磁均匀性，间接反映材料内部微观结构、残余应力的分布状态。

背景技术

铁磁性块体或磁性薄膜材料制备工艺研究和成品质量控制中，均需要技术手段对制备样品的(厚度、磁特性、微观结构、残余应力)均匀性进行检测。已有研究表明，通过合理的标定实验(专利名称：铁磁性材料结构力学性能的微磁检测标定方法，公开号:CN105891321A)，可以建立起磁参量与多种指标(厚度、磁特性、微观结构、残余应力)的关联，也即发展出厚度、微观结构和残余应力均匀性的磁检测方法，其关键是磁均匀性检测技术。

公开号为CN 104502443A的发明专利公布了一种多功能微磁检测传感器，但其励磁磁路结构不适用于小尺寸铁磁性块体或磁性薄膜材料，传感器的横向分辨率太低，无法提供高质量的磁均匀性成像结果。因此，本发明提供了一种高分辨率巴克豪森噪声与增量磁导率扫查成像系统，面向小尺寸铁磁性块体或磁性薄膜材料进行励磁，利用高分辨率磁头7检测局域化巴克豪森噪声、涡流与增量磁导率，借助于三轴运动平台，搭载高分辨率磁头7实现对被测材料的扫查成像。公布的高分辨率巴克豪森噪声与增量磁导率扫查成像系统可以评价小尺寸铁磁性块体或磁性薄膜材料的多种磁参量的均匀性，间接反映材料内部微观结构和残余应力的分布状态。

发明内容

本发明搭建了高分辨率巴克豪森噪声与增量磁导率扫查成像系统，目的在于测得试件表面多种磁参量的分布状态，实现磁特性成像，以反映材料内部微观结构和残余应力的分布状态。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为高分辨率巴克豪森噪声与增量磁导率扫查成像系统，由上位机10控制多功能电磁检测装置对铁磁性块体或磁性薄膜材料进行局域化巴克豪森噪声、涡流和增量磁导率等特征磁信号检测，上位机10中的软件能从检测的特征磁信号中提取至少十四项磁参量；采用三轴运动平台搭载电磁检测装置中的磁头7对铁磁性块体或磁性薄膜材料进行平面扫查，得到磁参量的空间分布成像结果；改变磁头7采用的磁芯18末端空气间隙宽度0.2～10μm，磁头7的横向分辨率可在10～100μm范围内进行调整。

双路信号激励电路1与功率放大器2连接，励磁线圈3缠绕在励磁磁芯13上并连接到功率放大器2，被测试件8固定于励磁磁芯13极靴之间的载物台9中，磁头7与信号调整电路5连接，磁头7主要由磁芯18、检测线圈14、感应线圈17、弹簧15和传感器外壳16组成，弹簧15和磁芯18安装在传感器外壳16的中间，磁芯18位于弹簧15下方；磁芯18为不闭合的框架结构，框架结构的不闭合处设有外凸的对称钩状结构，两钩状结构的尖端间存在小于1μm的空气气隙。检测线圈14和感应线圈17缠绕于磁芯18上，将磁头7和霍尔元件4分别放置于被测试件8的上下表面，霍尔元件4和信号调整电路5与多通道数据采集卡6连接，三轴运动平台12与运动控制平台11连接，同时把多通道数据采集卡6和运动控制平台11连接到上位机10。