[發明專利]一種三維空間矢量測磁裝置及方法

有效

• 申請號: 202210282800.1
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114384449B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 李永建;郭鵬;林志偉;張長庚;穆生輝
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02
• 代理公司: 天津展譽專利代理有限公司 12221
• 代理人: 陳欣

1.一種三維空間矢量測磁裝置，其特征在于，包括主支架、設于主支架內的三組鐵心組件以及設于三組鐵心組件之間的樣品裝載組件，所述鐵心組件包括相對設置的兩個半鐵心、設于半鐵心上的繞組、分別與兩半鐵心固接的鐵心固定片以及與鐵心固定片相連的驅動部，其中一個所述鐵心固定片與主支架固接，另一個所述鐵心固定片與主支架滑動連接，所述驅動部能夠調節兩半鐵心之間的間距，所述樣品裝載組件夾緊于三組兩兩相對的半鐵心的鐵心極頭之間，所述樣品裝載組件包括樣品支架、樣品本體以及屏蔽塊，所述半鐵心的鐵心極頭與樣品本體之間設有屏蔽塊，所述屏蔽塊與樣品本體之間緊密抵接有壓電傳感片或壓電應力陶瓷片；

所述壓電傳感片包括定位板、安裝于定位板上的H傳感和B傳感，所述H傳感和B傳感為四邊形環狀結構，所述定位板中部開設有矩形通孔，所述H傳感固定連接于矩形通孔處，所述B傳感設于H傳感外并與定位板固定連接，所述H傳感和B傳感均設有壓電陶瓷片和導電銅帶，所述B傳感和H傳感分別在磁場方向中導電銅帶產生的安培力垂直于壓電陶瓷片。

2.根據權利要求1所述一種三維空間矢量測磁裝置，其特征在于，其中一個所述鐵心固定片通過鐵心固定塊與主支架固接，另一個所述鐵心固定片下端固接有滑塊，所述滑塊滑動連接有滑軌，所述滑軌固接于主支架上。

3.根據權利要求1或2所述一種三維空間矢量測磁裝置，其特征在于，所述驅動部包括與主支架轉動連接的扭桿、分別固接于兩鐵心固定片一側的扭桿固定塊以及與扭桿端部固接的扭輪，三組鐵心組件的扭桿分別沿著卡爾坐標系的XYZ三個方向設置，所述扭桿一端與其中一個扭桿固定塊轉動連接，扭桿中部與另一個扭桿固定塊螺紋連接。

4.一種三維空間矢量測磁方法，使用權利要求1至3中任意一項的所述一種三維空間矢量測磁裝置，其特征在于，包括如下步驟：a.將樣品裝載組件安裝在鐵心極頭間；b.根據磁化環境對樣品本體施加激勵；c.獲取采集壓電傳感片的電信號，所述電信號由根據壓電效應建立的樣品磁信號和力信號的磁-力關系，以及電磁定理建立的力信號和電信號的力-電關系融合而成，當所述屏蔽塊和樣品本體間安裝有壓電傳感片時，所述磁-力關系為：F₃＝BIL，力-電關系為：所述磁-力關系與力-電關系融合而成的磁-電關系為：其中，U為電壓，g₃₃為壓電常數，w₂為壓電陶瓷片寬度，h為壓電陶瓷片厚度，l為壓電陶瓷片長度，F₃為應力，B為磁感應強度，I為電流，L為導電銅帶長度。

5.根據權利要求4所述一種三維空間矢量測磁方法，其特征在于，步驟a包括：將鐵心極頭和樣品本體間安裝屏蔽塊；將壓電傳感片或壓電應力陶瓷片安裝在所述屏蔽塊和樣品本體間。

6.根據權利要求4所述一種三維空間矢量測磁方法，其特征在于，步驟b中，對樣品本體施加激勵包括任意激磁波形加載、應力加載、頻率改變加載。

7.根據權利要求5所述一種三維空間矢量測磁方法，其特征在于，當所述屏蔽塊和樣品本體間安裝有壓電應力陶瓷片時，所述壓電應力陶瓷片的力-電關系為：其中，U為電壓，g₃₁為壓電常數，w₁為壓電應力陶瓷片寬度，F₁為應力。