[发明专利]一种针对软磁薄膜的低频复数磁导率测试装置及方法

说明书

一种针对软磁薄膜的低频复数磁导率测试装置及方法，通过设计母线为圆形的回转体式环形测试体，并将软磁薄膜固定在所述环形测试体内部，然后在环形测试体整体结构的外表面均匀绕线线圈，线圈的接线端连接到所述LCR表，测试低频信号下包含有软磁薄膜的环形测试体的等效电阻和等效电感，从而得到软磁薄膜低频复数磁导率，达到计算和评估其磁滞损耗噪声的目的。

技术领域

本发明涉及一种针对软磁薄膜的低频复数磁导率测试装置及方法，属于磁性材料磁导率测量技术领域。

背景技术

基于无自旋交换弛豫(Spin-Exchange Relaxation-Free，SERF)技术的原子自旋磁场测量系统具有超高的灵敏度在前沿科学研究、基础物理研究及生物医学等领域具有广泛的应用前景。基于SERF原子自旋的超高灵敏度磁场测量装置需要稳定的磁场环境，一般选用传统磁性材料进行磁屏蔽，隔离地磁场和环境磁场干扰。但传统磁性材料的磁滞损耗噪声很大，对测量的灵敏度有很大影响。具有高磁导率的软磁薄膜(如坡莫合金薄膜、非晶薄膜等)作为磁屏蔽材料可以降低磁滞损耗噪声，为超高灵敏磁场的测量提供稳定的磁场环境，提高磁场测量灵敏度。但是，基于SERF原子自旋的超高灵敏度磁场测量信号频率范围在0-100Hz之内，因而准确计算出软磁薄膜在低频信号下的磁滞损耗噪声尤为重要。软磁薄膜的复数磁导率是计算其低频信号下磁滞损耗噪声的关键参数，但目前已有的薄膜复数磁导率测试装置均针对于高频信号下的复数磁导率测试，不能满足上述需求。传统测量低频段复数磁导率的方法是用于测量实体环状的磁性材料，对于呈薄片状的软磁薄膜，目前没有方法进行测量和相关计算。因此，需要设计一种针对软磁薄膜的低频复数磁导率测试装置和测试方法来计算和评估其磁滞损耗噪声。

发明内容

本发明提供一种针对软磁薄膜的低频复数磁导率测试装置及方法，通过将软磁薄膜嵌入环形测试体内部，并在环形测试体外侧均匀缠绕测试线形成的线圈，然后将线圈连接到LCR表，在低频信号下，环形测试体可以等效为电阻和电感串联等效电路。通过LCR表得到低频信号下软磁薄膜的等效电阻和等效电感，再根据等效电阻、电感与复数磁导率的关系从而得到能够满足低频磁噪声计算需求的软磁薄膜低频复数磁导率。

本发明技术方案如下：

一种针对软磁薄膜的低频复数磁导率测试装置，包括环形测试体、线圈和LCR表，所述环形测试体为环形回转体结构，其母线为圆形，包括同轴设置的软磁薄膜、薄膜固定架和外接卡环；所述软磁薄膜内嵌于所述薄膜固定架和外接卡环之间；所述线圈均匀缠绕在所述环形测试体的外表面，且所述线圈的接线端连接到所述LCR表两端。

作为优选，所述薄膜固定架至少包括与所述环形测试体同轴设置的圆柱形外侧面，所述软磁薄膜环贴于所述圆柱形外侧面，所述外接卡环卡接并固定在所述软磁薄膜的外侧。

作为优选，所述薄膜固定架和所述外接卡环均为回转中心轴与所述环形测试体回转中心轴相重合的环形回转体结构，所述薄膜固定架的母线为带有矩形开口的圆，且所述矩形开口朝外设置，所述矩形开口的内边线即为所述圆柱形外侧面的母线，且所述矩形开口内边线为所述环形测试体回转中心线，保证贴于所述圆柱形外侧面的软磁薄膜位于所述环形测试体的中心位置，且所述矩形开口在所述环形测试体回转中心轴方向的高度小于所述环形测试体母线的直径，对应的所述外接卡环设有矩形凸起，当所述矩形凸起完全卡接入所述薄膜固定架的矩形开口后，形成母线为圆形的回转体式环形测试体。

作为优选，所述外接卡环沿其回转面均分为至少两个可相互卡扣的卡接臂，形成所述圆柱形外侧面的母线过所述环形测试体母线的圆心，且形成所述圆柱形外侧面的母线平行于所述环形测试体的回转中心线。

作为优选，所述软磁薄膜利用无磁双面胶刚好贴满所述圆柱形外侧面，使得线圈对所述软磁薄膜进行磁化后形成闭合磁路。

作为优选，所述薄膜固定架和外接卡环为无磁性材料，所述无磁性材料包括ABS材料和/或尼龙材料。