[发明专利]一种测量物体磁特性的装置及方法

说明书

本发明提供一种测量物体磁特性的装置及方法，装置包括：悬挂机构、载物台、磁场调制结构、载物台极板、传感极板以及测量与控制系统；悬挂机构通过悬丝将载物台悬挂；载物台为镂空框架，其框架内部用于放置待测物体，所述待测物体与载物台底部固定连接；磁场调制结构置于载物台周围，以向载物台及载物台内部提供磁场环境；所述磁场环境的磁场分布可控；测量与控制系统，用于通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，并根据磁场环境的磁场分布情况、磁力矩大小确定所述待测物体的磁特性参数，磁特性参数包括：剩磁和磁化率。本发明可以解决常规测量手段无法测量形状不规则大尺寸宏观物体磁特性的问题。

技术领域

本发明属于精密测量领域，更具体地，涉及一种测量物体磁特性的装置及方法。

背景技术

材料，遍布人们生活的各个角落，这些材料中大部分是具有磁性的，特别的具有磁性的材料在科学研究、精密制造、航空航天等领域具有广泛的应用，但材料的磁性会对仪器设备以及科学研究装置产生干扰，那么对于材料的磁性的精确测量就显得尤为重要。

传统的测量物体磁特性的方法，无法同时对物体的磁化率、剩磁等参数进行测量，并且受限于待测样品的大小和形状，所以一种可以同时满足以上条件的测量物体磁特性的装置尤为重要。

扭摆是一种较为成熟的技术，对绕其悬丝扭转方向作用力敏感，对非扭转方向作用不敏感并有所抑制，利用扭摆的这一特性，可以将样品所受的磁力转化到扭摆敏感的方向上，这样便可以对磁力进行精确测量，进而得到样品的剩磁和磁化率等磁特性，即可通过扭摆悬挂被测物体的方式测量物体的磁特性。但通过扭摆装置悬挂测量物体磁性的前提是必须将所测物体悬挂，这样就会导致不便于悬挂的被测物体、形状不规则的被测物体以及尺寸较大的被测物体难以测量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种测量物体磁特性的装置及方法，旨在解决现有常规方法无法高精度测量形状不规则或尺寸较大物体磁特性的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种测量物体磁特性的装置，包括：悬挂机构、载物台、磁场调制结构、载物台极板、传感极板以及测量与控制系统；

所述悬挂机构包括悬丝，用于通过悬丝将载物台悬挂，使得载物台在绕悬丝扭转的方向可以自由扭转；

所述载物台为镂空框架，其框架内部用于放置待测物体，所述待测物体与载物台底部固定连接；

所述磁场调制结构置于载物台周围，以向载物台及载物台内部提供磁场环境；所述磁场环境的磁场分布可控；

所述载物台极板与载物台的底部固定连接，所述传感极板在载物台下方，与载物台极板位置相对放置；

所述悬丝、载物台以及待测物体共同组成扭摆，所述待测物体在磁场环境中与磁场相互作用产生磁力矩，使得所述扭摆发生扭转；

所述测量与控制系统，用于通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，并根据所述磁场环境的磁场分布情况、所述磁力矩大小确定所述待测物体的磁特性参数，所述磁特性参数包括：剩磁和磁化率。

在一个可选的示例中，所述测量与控制系统，用于通过测量载物台极板与传感极板之间电容的变化确定所述磁力矩的大小，具体包括：

在载物台空载的情况下，所述载物台空载指的是载物台内未放置待测物体；所述磁场调制结构对载物台施加所述磁场环境，在此磁场环境中空载载物台会受到磁力矩作用，通过所述测量与控制系统测得空载载物台的磁力矩大小，表示为τ₀；本申请中测量与控制系统以电容位移传感和静电控制为例，实际装置中可采用但不限于此种方式。

在载物台内放置待测物体时，所述磁场调制结构对载物台再次施加所述磁场环境，所述测量与控制系统测得载物台和待测物体在磁场环境中的合磁力矩，表示为τ_t；