[發(fā)明專利]梯度磁場磁熱效應測量裝置及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011531257.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112577995A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 金培育;黃焦宏;劉翠蘭;程娟;張英德;李兆杰;張成;戴默涵;閆宏偉;王強;鄧沅;郭亞茹;徐衛(wèi)東
• 申請（專利權(quán)）人: 包頭稀土研究院;瑞科稀土冶金及功能材料國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01R33/00
• 代理公司: 北京康盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11331
• 代理人: 張良

本發(fā)明公開了一種梯度磁場磁熱效應測量裝置，包括：磁體、溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)器、樣品桿、樣品桿驅(qū)動機構(gòu)、磁體驅(qū)動機構(gòu)、控制器。本發(fā)明還公開了一種梯度磁場磁熱效應測量裝置的控制方法。本發(fā)明能夠在同一臺測量裝置上測量不同磁場下的磁熱效應，還能夠測量不同磁場等級間變化的磁熱效應值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固態(tài)制冷技術(shù)，具體涉及一種梯度磁場磁熱效應測量裝置及控制方法。

背景技術(shù)

室溫磁制冷是一種固態(tài)制冷技術(shù)，是一種正在開發(fā)中新型制冷技術(shù)。隨著新材料新技術(shù)的發(fā)展，最近十幾年，室溫磁制冷技術(shù)開發(fā)受到各國普遍重視，并且取得長足進展。該項技術(shù)符合當今可持續(xù)發(fā)展的時代要求，被認為是一種有希望取代傳統(tǒng)制冷技術(shù)的綠色制冷技術(shù)。

磁制冷技術(shù)是基于磁熱材料的磁熱效應實現(xiàn)的。當磁熱材料在變化的磁場作用下，會產(chǎn)生溫度變化，稱為材料的磁熱效應。衡量材料磁熱性能的參數(shù)為等溫磁熵變和絕熱溫變，通常測量方法分為直接測量法和間接測量法；間接測量法通常耗時而且測量成本較高，直接測量法快速方便，測量成本低；直接測量法是使磁熱材料在變化磁場作用下，直接測量其絕熱溫度變化值。

中國專利號200520008166.4公開了一種直接測量裝置，該裝置只能測量單一磁場下的材料的磁熱效應。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種梯度磁場磁熱效應測量裝置及控制方法，能夠在同一臺測量裝置上測量不同磁場下的磁熱效應，還能夠測量不同磁場等級間變化的磁熱效應值。

為達到上述目的，本發(fā)明使用的技術(shù)解決方案是：

梯度磁場磁熱效應測量裝置，包括：磁體、溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)器、樣品桿、樣品桿驅(qū)動機構(gòu)、磁體驅(qū)動機構(gòu)、控制器；磁體的磁場為梯度磁場，包括兩個梯度磁場副，兩個梯度磁場副之間的空間形成變化磁場；磁體驅(qū)動機構(gòu)接收控制器發(fā)送的橫向位移信號，驅(qū)動磁體水平移動，并精確定位到樣品所需要的磁場位置；溫度傳感器用于檢測樣品的溫度信號，并將溫度信號發(fā)送給控制器；樣品桿的前端設置有樣品盒，樣品桿驅(qū)動機構(gòu)接收控制器發(fā)送的縱向移動信號，根據(jù)縱向移動信號驅(qū)動樣品桿的縱向移動；溫度調(diào)節(jié)器接收控制器發(fā)送的溫度控制信號，根據(jù)溫度控制信號形成樣品的環(huán)境溫度，滿足樣品測量所需的起始溫度；控制器用于控制溫度調(diào)節(jié)器、樣品桿驅(qū)動機構(gòu)、磁體驅(qū)動機構(gòu)，完成設定的磁熱效應測量。

進一步，樣品桿受樣品桿驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，帶動樣品進出梯度磁場。

進一步，梯度磁場副形成多極梯度的磁場，磁場強度依次從大到小排列。

進一步，溫度調(diào)節(jié)器的導熱管盤繞在樣品盒外側(cè)，通過導熱管形成樣品的環(huán)境溫度。

進一步，兩個梯度磁場副之間的間隙空間用于進出樣品桿，使樣品磁化和退磁，樣間隙空間水平放置。

梯度磁場磁熱效應測量裝置的控制方法，梯度磁體包括一對梯度磁場副組成，通過磁體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動梯度磁場副的水平橫向定位移動，滿足樣品對不同磁場強度的需要；通過樣品桿驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動樣品桿做縱向移動，樣品桿帶動樣品進出磁場，實現(xiàn)樣品的磁化或者退磁過程，以測定樣品的磁熱效應值；通過溫度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)樣品的環(huán)境溫度，以滿足測量樣品的磁熱效應值所需的起始溫度；溫度傳感器檢測樣品的溫度信號，并將溫度信號發(fā)送給控制器；控制器通過控制磁體驅(qū)動機構(gòu)、樣品桿驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)樣品的移動控制，通過控制溫度調(diào)節(jié)器實現(xiàn)的溫度控制，通過溫度傳感器實現(xiàn)溫度采集，完成樣品的磁熱效應值的測量。

優(yōu)選的，當測量樣品從有磁場變化到零磁場下的磁熱效應時，包括：

控制器發(fā)出橫向位移信號給磁體驅(qū)動機構(gòu)，磁體驅(qū)動機構(gòu)根據(jù)橫向位移信號控制梯度磁場副移動到所需的磁場位置并保持不動；

控制器發(fā)出縱向移動信號給樣品桿驅(qū)動機構(gòu)，樣品桿驅(qū)動機構(gòu)根據(jù)縱向移動信號驅(qū)動樣品桿縱向移動，樣品桿將樣品移動到磁體的磁場中心位置；