[發(fā)明專利]一種超低溫下超磁致伸縮材料力磁特性測(cè)量裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910517837.6
• 申請(qǐng)日: 2019-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN110286341A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊韜略;王省哲;李鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/18
• 分類號(hào): G01R33/18
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 高松

本發(fā)明提供一種超低溫下超磁致伸縮材料力磁特性測(cè)量裝置，包括承重臺(tái)、電磁鐵、保溫箱體、加壓裝置；所述保溫箱體內(nèi)部設(shè)置有厚壁銅管；需要測(cè)量的樣品放置于厚壁銅管內(nèi)，所述樣品為上下鋁帽和其夾持固定的GMM材料；所述壓桿上面連接加壓裝置，所述加壓裝置上設(shè)置有位移傳感器；所述樣品上粘貼有光纖光柵；一方面所提供的實(shí)驗(yàn)裝置能夠在低溫下提供可控的力磁耦合場環(huán)境，針對(duì)GMM材料特點(diǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠有效地測(cè)量GMM材料力磁特性，另一方面在于使用光纖光柵進(jìn)行了磁致應(yīng)變的測(cè)量，同時(shí)輔以傳統(tǒng)的微位移傳感。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低溫下力-磁-熱多場荷載施加裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種超低溫下超磁致伸縮材料力磁特性測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

超磁致伸縮材料（GMM）出現(xiàn)以來，以其磁場下較大的磁致伸縮應(yīng)變得到廣泛關(guān)注。研究人員利用其磁—力轉(zhuǎn)化原理，研制出了磁控執(zhí)行器、磁場傳感器、能量轉(zhuǎn)換等高精度、高能量密度元器件。常溫下超磁致伸縮材料的力磁特性非常優(yōu)越，通過施加一定的磁場可以得到穩(wěn)定的變形輸出，其在外荷載的作用下變形量不僅沒有減弱，反而會(huì)得到增加，GMM在力磁耦合場下復(fù)雜的非線性特征，使其在多場耦合環(huán)境下的研究分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用行為變得更為復(fù)雜。經(jīng)過學(xué)者多年的研究，-50~200℃范圍內(nèi)GMM材料已有較多的研究成果，理論模型也較為成熟。

然而在超低溫區(qū)下，國內(nèi)外有關(guān)GMM力磁特性的研究報(bào)道也幾乎為零。作為一種有效的磁控力學(xué)元件、傳感元件，其低溫下的力磁特性是非常值得關(guān)注的。超低溫環(huán)境下的執(zhí)行器，超低溫磁場傳感器等裝置的研制都依賴于GMM在低溫下的材料屬性。

超低溫裝置中，基于GMM開發(fā)的執(zhí)行器是否還具有常溫下相同的執(zhí)行力，這些問題的解決都需要在低溫環(huán)境中對(duì)GMM材料進(jìn)行有效的力磁特性測(cè)試。然而目前針對(duì)GMM材料在低溫下力磁特性的研究相當(dāng)匱乏，針對(duì)GMM研發(fā)的低溫執(zhí)行器和磁場傳感器幾乎為零。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明提供一種能夠在低溫下提供可控的力磁耦合場環(huán)境，針對(duì)GMM材料特點(diǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠有效地測(cè)量GMM材料力磁特性的測(cè)量裝置。

本發(fā)明一種超低溫下超磁致伸縮材料力磁特性測(cè)量裝置的技術(shù)方案為：從下到上依次包括承重臺(tái)、電磁鐵、保溫箱體、加壓裝置；所述電磁鐵位于承重臺(tái)上；所述電磁鐵中間為一個(gè)空心圓柱，空心圓柱下方、承重臺(tái)上面設(shè)置有墊塊； 所述空心圓柱內(nèi)、墊塊上面設(shè)置有保溫箱體；所述電磁鐵緊緊圍繞保溫箱體下部；所述裝置測(cè)量時(shí)，所述保溫箱體內(nèi)部加入制冷液體；所述保溫箱體內(nèi)部設(shè)置有厚壁銅管；需要測(cè)量的樣品放置于厚壁銅管內(nèi)，需要測(cè)量的樣品放置于厚壁銅管內(nèi)，所述樣品為上下鋁帽和其夾持固定的GMM材料；樣品的下端鋁帽與墊塊接觸，樣品的上端鋁帽與壓桿接觸；所述壓桿上面連接加壓裝置，所述加壓裝置上設(shè)置有位移傳感器；所述樣品上粘貼有光纖光柵；所述電磁鐵還連接可編程電源，通過程序控制其電流輸出，從而控制磁場的大小和波形，并將信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至采集卡；采集卡將獲取可編程電源提供的實(shí)時(shí)電流信號(hào)，并與計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化，供計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理；所述光纖光柵解調(diào)儀用于解調(diào)光纖光柵的波長漂移，并與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)時(shí)輸出信號(hào)；所述將貼附于樣品中的光纖光柵應(yīng)變傳感的信號(hào)傳輸至光纖光柵解調(diào)儀中，可實(shí)現(xiàn)多組信號(hào)同時(shí)傳輸；計(jì)算終端將光纖光柵解調(diào)儀與采集卡實(shí)時(shí)提供的波長數(shù)據(jù)與磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理、繪圖、保存，最后得到可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

進(jìn)一步的，一種超低溫下超磁致伸縮材料力磁特性測(cè)量裝置，所述保溫箱體形狀為上部大下部小。

進(jìn)一步的，一種超低溫下超磁致伸縮材料力磁特性測(cè)量裝置，所述制冷液體為液氮。

進(jìn)一步的，一種超低溫下超磁致伸縮材料力磁特性測(cè)量裝置，所述厚壁銅管上設(shè)置有銅管開口，所述制冷液體通過通關(guān)開口流入銅管內(nèi)。

進(jìn)一步的，一種超低溫下超磁致伸縮材料力磁特性測(cè)量裝置，所述加壓裝置為砝碼及放置砝碼的砝碼托盤；所述砝碼托盤與壓桿直接相連；所述位移傳感器位于砝碼托盤上。