[發明專利]可控磁場環境下的磁致變形材料測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202010727396.5
• 申請日: 2020-07-26
• 公開（公告）號: CN111830121B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 崔樹森;吳文征;柳溪林;王靜
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72;G01N19/00;G01M13/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

1.一種可控磁場環境下的磁致變形材料測試裝置，其特征在于：包括Z軸精密移動平臺、左旋轉平臺、電磁線圈外部套盒、蓋板、X軸精密移動平臺、Y軸精密移動平臺、上臺面、底座支架、環境模擬器、電磁線圈、左固定塊、溫度探針、導軌、下臺面、筋板、左物臺、彈性材料、磁控變形夾具、內窺鏡、右固定塊、右物臺、磁測高斯計和夾板，其中Z軸精密移動平臺與左旋轉平臺相連，左旋轉平臺通過左固定塊與左物臺相連，左物臺、環境模擬器置于電磁線圈外部套盒內部空心處，彈性材料通過夾板固聯在左物臺上，并由磁控變形夾具夾緊，電磁線圈置于電磁線圈外部套盒的空心凸臺上，電磁線圈外部套盒置于上臺面上，電磁線圈外部套盒與蓋板在外殼四角處及中心位置的凸臺四角處通過螺釘連接，從而使電磁線圈位置固定，溫度探針置于電磁線圈套盒內，右物臺與左物臺前后相對，內窺鏡固聯在右物臺上方，磁測高斯計固連在右物臺下方，右物臺通過右固定塊與Z軸移動平臺相連，電磁線圈套盒通過上臺面、導軌、下臺面與底座支架相連，X軸精密移動平臺通過滑塊及底板固連在Y軸移動平臺的絲杠上，Y軸精密移動平臺通過底板連接在底座支架上，Z軸精密移動平臺通過筋板連接到Y軸滑塊上；

所述磁控變形夾具的磁性鋸齒夾具塊一、磁性鋸齒夾具塊二內部相互嚙合，并分別與右側非磁性夾具塊一、非磁性夾具塊二相連，非磁性夾具塊一、非磁性夾具塊二采用卡扣式上下扣合；

所述的環境模擬器的結構是耐壓殼上留有一個或多個觀察孔，觀察孔采用透明殼，耐壓殼外側兩端有螺紋接口、分別同端蓋密封連接，套筒一側通過螺紋口連接右邊端蓋、另一側用于連接外界系統進行液體介質輸送，左邊端蓋一側有螺紋口連接耐壓殼，另一側與左物臺相連。

2.根據權利要求1所述的一種可控磁場環境下的磁致變形材料測試裝置，其特征在于：所述Z軸精密移動平臺、X軸精密移動平臺、Y軸精密移動平臺結構相同，其中Z軸精密移動平臺的結構是：轉輪連在絲杠上，鎖、鎖緊件固連在絲杠上，絲杠螺母通過螺釘與滑塊固連，并連接在絲杠和光軸上，絲杠和光軸通過上下兩塊固定板固連到Z軸底板上。

3.采用如權利要求1~2任意一項所述的一種可控磁場環境下的磁致變形材料測試裝置的測試方法，其特征在于，步驟如下：

一、通過調整外接電源電壓或更換電磁線圈，使用者設定產生的磁場大小或方向，并且通過磁測高斯計檢測磁場強度，磁測高斯計分別測量軸向或徑向磁場強度，通過調節Z軸精密移動平臺、X軸精密移動平臺、Y軸精密移動平臺的位置，調整磁測高斯計與電磁線圈的相對位置，用來測量空間不同位置的磁場強度或方向，從而確定后續測試過程中磁控變形夾具所在位置的磁場強度及方向；

二、將磁控變形夾具連接到彈性材料，然后放置在電磁線圈的內部，讀取磁測高斯計的值，通過調節外接電源電壓來調整好磁場大小或方向為所需要的值后，通過內窺鏡實時觀測外加磁場作用下磁控變形夾具的變形并且存儲圖像或視頻，通過圖像分析測量磁控變形夾具在彈性材料上產生的變形以及彈性材料的彈性系數，用來測量磁控變形夾具變形所產生的力，在不同磁場強度或方向情況下分別測量磁控變形夾具的變形或作用力，以便得到磁控變形夾具在磁場環境下的力學特性曲線；

或將磁控變形夾具連接到彈性材料上，并放置到環境模擬器內，將環境模擬器內注入介質并安裝在電磁線圈內，環境模擬器中的介質根據需要模擬的生物體內環境來選擇，通過設定電磁線圈內部的磁場大小或方向，驅動磁控變形夾具產生變形，通過內窺鏡實時觀測外加磁場作用下磁控變形夾具的變形并且存儲圖像或視頻，在不同磁場強度或方向情況下分別通過分析圖像來計算磁控變形夾具的變形或作用力，得到磁控變形夾具在磁場環境下的力學特性曲線，通過改變環境模擬器內液體的濃度、溫度、流速，模擬磁控變形夾具在生物體內體液流動情況下磁場對其產生的作用；

或將磁控變形夾具連接到彈性材料，放置于生物明膠內，將凝固后的明膠、磁控變形夾具、彈性材料放入電磁線圈內，通過設定電磁線圈內部的磁場大小或方向，驅動磁控變形夾具，通過內窺鏡實時觀測外加磁場作用下磁控變形夾具的變形并且存儲圖像或視頻，在不同磁場強度或方向情況下通過分析圖像分別測量磁控變形夾具的變形或作用力，用于模擬生物組織對磁控變形夾具的影響。