[發明專利]線性調頻多光束激光外差測量磁致伸縮系數的方法

有效

• 申請號: 201410206108.6
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103995242B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 冉玲苓;李彥超;楊九如;高揚;柳春郁;杜軍;丁群;王春暉;馬立峰;于偉波
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G01R33/18
• 分類號: G01R33/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及超精密測量領域，尤其涉及磁致伸縮系數的測量方法。?

背景技術

在鐵磁質的磁疇在外磁場作用下會定向排列，從而引起介質中晶格間距的改變，致使鐵磁體發生長度的變化的現象被稱為磁致伸縮效應。由于這一現象首先由焦耳于1842年發現，因而也被稱為焦耳效應。磁致伸縮不但對材料的磁性有重要的影響(特別是對起始磁導率，矯頑力等)，而且效應本身在實際中的應用也很廣泛，如：磁致伸縮技術可以用于機械振動和超聲波換能器上，在激光雷達等方面有重要的應用。?

利用材料在交變磁場作用下長度的變化，可制成超聲波發生器和接收器：通過一些特別的轉換裝置，可以制成力、速度、加速度等傳感器以及延遲線、濾波器等。在相同外磁場的條件下，不同的磁性物質磁致伸縮的長度變化是不同的，通常用磁致伸縮系數α(α＝Δl/l)表征它形變的大小。因此，準確測量材料的磁致伸縮系數α是非常重要的。由于磁致伸縮效應引起的材料長度相對變化很微小，一般鐵磁材料的磁致伸縮系數只有10^-5～10^-6數量級，因此需采用一些高精度的方法加以測量。?

磁致伸縮系數的測定歸結為微長度(位移)變化的測量。目前測量磁致伸縮系數的方法主要有非平衡電橋測量法、差動變電容測法、光杠桿、應變電阻片測量法和光學干涉法等。但是這些方法都存在各自的缺點和不足，因此測量精度都不高。?

發明內容

本發明的目的是為了解決現有測定磁致伸縮系數的方法測量精度低的問題，提供一種線性調頻多光束激光外差測量磁致伸縮系數的裝置及方法。?

本發明所述的線性調頻多光束激光外差測量磁致伸縮系數的裝置包括線性調頻激光器、二號平面反射鏡、薄玻璃板、會聚透鏡、光電探測器、激磁線圈和直流電源；?

激磁線圈的兩端分別連接直流電源的正極和負極，待測鐵磁體位于激磁線圈的中心，二號平面反射鏡用于固定在待測鐵磁體的一個端面，該端面與激磁線圈的端面平行，薄玻璃板與所述的二號平面反射鏡平行設置；?

線性調頻激光器發出的激光入射至薄玻璃板的表面，經所述薄玻璃板透射后的激光入射至二號平面反射鏡，并在二號平面反射鏡與薄玻璃板之間多次反射后獲得多束反射光，該多束反射光經薄玻璃板透射之后通過會聚透鏡聚焦到光電探測器的光敏面上。?

所述裝置還包括信號處理系統，所述信號處理系統的探測信號輸入端連接光電探測器的探測信號輸出端，所述信號處理系統包括濾波器、前置放大器、A/D轉換器和DSP，所述濾波器的信號輸入端為所述信號處理系統的探測信號輸入端，所述濾波器的信號輸出端連接前置放大器的信號輸入端，所述前置放大器的信號輸出端連接A/D轉換器的模擬信號輸入端，所述A/D轉換器數字信號輸出端連接DSP的信號輸入端。?

基于上述裝置的線性調頻多光束激光外差測量磁致伸縮系數的方法包括以下步驟：?

步驟一、測量高壓電源輸出的電壓值U和光電探測器輸出的電信號的頻率波峰f₁至f_p，p為正整數；?

步驟二、計算薄玻璃板與二號平面反射鏡的間距d，其中，Kq=2qkncosθπc;]]>

步驟三、采用與步驟一和步驟二同樣的方法，計算U＝0時，薄玻璃板與二號平面反射鏡的間距d₀；?

步驟四、根據公式計算待測鐵磁體的磁致伸縮系數α，△l＝△d＝d₀-d；?

其中，l為激磁線圈未通電時待測鐵磁體的長度，該長度方向為激磁線圈通電時待測鐵磁體內的磁場方向，Δl為通電后l的增量，θ為入射光透射出薄玻璃板后的折射角，k為掃描速率，c為光速，n為薄玻璃板與二號平面反射鏡之間介質的折射率。?