亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：非晶金属纤维的温度特性测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及温度特性测试装置。
背景技术：
非晶金属纤维的微观结构呈长程无序和短程有序态，且其具有良好的几何对称性、较小磁滞损耗和矫顽力、负或近零磁致伸缩系数、高磁导率、特殊磁畴结构和趋肤效应(Skin Effect)等特点，尤其是较高频率下的显著巨磁阻抗效应GMI (giantmagneto-impedance)明显优于非晶薄带、磁性薄膜和电沉积复合纤维等其它类型材料，故非晶纤维更适合作为GMI磁敏传感器用新型敏感材料(参见V. Zhukova, M. Ipatov,A. Zhukov. Thin Magnetically Soft Wires for Magnetic Microsensors. Sensors.2009,9 :9216-9240.)。该类型敏感材料在不同环境温度条件下，其巨磁阻抗效应变化显著(参见 H. Chiriac, C. S. Marines 铜，T. -A. Ovari. Temperature Dependence of theMagneto-impedance Effect in Co-rich Amorphous Glass-covered Wires. Journal ofMagnetism and Magnetic Materials, 2000, 215-216 :539-541.)。同时不同的温度将直接影响GMI输出稳定性，阻抗变化率的微小波动亦将会导致信号处理电路电压信号的巨大变化，从而影响磁敏传感器的工作稳定性和测量精度。因此，针对非晶丝的温度特性来选择适当合理的传感器工作温度范围，建立相应温度补偿，以期满足高灵敏度、分辨率和使用精度的GMI磁敏传感器整体电路设计和研制需求。由于目前非晶金属纤维温度测试装置结构复杂、温控不精确，从而影响磁敏传感器的的研制。

发明内容
本发明的目的是为了解决目前非晶金属纤维温度测试装置结构复杂、温控不精确的问题，提供一种非晶金属纤维的温度特性测试装置。非晶金属纤维的温度特性测试装置，它由精密阻抗测试系统、恒温环境发生系统和零磁场校正系统组成；精密阻抗测试系统由精密阻抗分析仪、亥姆霍兹线圈和恒流电源组成，恒温环境发生系统包括恒温工作箱、温控仪和液氮储罐；所述恒温工作箱上设置有液氮进口、液氮出口和导线接口，其中液氮出口和导线接口设置在恒温工作箱的正面，液氮进口设置在恒温工作箱的背面；零磁场校正系统采用磁通门磁强计实现，液氮储罐的液氮输出端与恒温工作箱的液氮进口连通，温控仪的温度输入端连接在恒温工作箱的温度输出端，温控仪的温度控制输出端连接在恒温工作箱的温度控制输入端，精密阻抗分析仪用于采集恒温工作箱中待测非晶纤维的阻抗；恒流电源用于给亥姆霍兹线圈提供工作用恒流源，磁通门磁强计的探头设置在恒温工作箱的内腔，亥姆霍兹线圈固定在恒温工作箱的两 个侧面，且磁通门磁强计的探头轴向平行于亥姆霍兹线圈的轴向。本发明中的恒温工作箱是实现非晶丝温度特性测试的核心部分，采用较小型恒温箱易于温度的有效控制，可提高温度的控制精度。磁通门磁强计的零磁场校正系统可以有效避免外磁场和地磁场的干扰，提高测量精度。本发明与现有温度测量装置相比简单实用，控温精确，不易造成纤维微观组织的晶化，能够获得恒定环境温度非晶金属纤维的温度特性。


图I为本发明的工作状态的结构示意图，图2为具体实施方式
二中的恒温工作箱的结构示意图，图3为具体实施方式
五中0°C时非晶丝阻抗变化率ΛΖ/%输出稳定性随外磁场(OOe-4. 20e)和激励频率范围(100kHZ-15MHZ)的三维变化曲线示意图，图4为具体实施方式
五中25°C时非晶丝阻抗变化率Λ Z/Z。输出稳定性随外磁场(OOe-4. 20e)和激励频率范围(100kHZ-15MHZ)的三维变化曲线示意图，图5为具体实施方式
五中80°C时非晶丝阻抗变化率Λ Z/%输出稳定性随外磁场(OOe-4. 20e)和激励频率范围(100kHZ-15MHZ)的三维变化曲线示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图I说明本实施方式，本实施方式所述非晶金属纤维的温度特性测试装置，它由精密阻抗测试系统、恒温环境发生系统和零磁场校正系统组成；精密阻抗测试系统由精密阻抗分析仪2、亥姆霍兹线圈5和恒流电源7组成，恒温环境发生系统包括恒温工作箱4、温控仪6和液氮储罐3 ;所述恒温工作箱4上设置有液氮进口 4-12、液氮出口 4-10和导线接口 4-11，其中液氮出口 4-10和导线接口 4-11设置在恒温工作箱4的正面，液氮进口 4-12设置在恒温工作箱4的背面；零磁场校正系统采用磁通门磁强计I实现，液氮储罐3的液氮输出端与恒温工作箱4的液氮进口 4-12连通，温控仪6的温度输入端连接在恒温工作箱4的温度输出端，温控仪6的温度控制输出端连接在恒温工作箱4的温度控制输入端，精密阻抗分析仪2用于采集恒温工作箱4中待测非晶纤维4-8的阻抗；恒流电源7用于给亥姆霍兹线圈5提供工作用恒流源，磁通门磁强计I的探头设置在恒温工作箱4的内腔，亥姆霍兹线圈5固定在恒温工作箱4的两个侧面，且磁通门磁强计I的探头轴向平行于亥姆霍兹线圈5的轴向。首先调节恒温环境发生系统中恒温工作箱4、温控仪6和液氮储罐3三者来实现恒温测试条件，温控仪6可以对恒定温度精确设定与稳定控制，液氮储罐3可实现低于室温的环境温度；随后进行零磁场校正来减小外部磁场的干扰达到精确测量目的，将磁通门磁强计I的探头沿其轴向固定于恒温工作箱4内腔且其轴向与亥姆霍兹线圈5的轴向平行后固定，再同时调整线圈5位置，当磁通门磁强计I的示数为O. OGS时，将线圈最终固定；最后将接线端子11输出的信号线接入阻抗测试系统，调节恒流电源7的电流值就会获得对应的外磁场值，从而实现不同环境温度下磁阻抗特性的变化。本发明装置简单实用，不易造成纤维微观组织的晶化，能够获得恒定环境温度下非晶金属纤维的温度特性。
具体实施方式
二 结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述非晶金属纤维的温度特性测试装置的进一步限定，恒温工作箱4包括PCB测试板4-1、防护垫 4-2、铜盖板4-3、加热槽4-4、支撑板4-5、热电偶4_6、加热体4_7、防护罩4_9、箱体4_13和箱体上盖4-14，待测非晶纤维4-8设置在PCB测试板4-1的上表面，热电偶4_6用于测量加热槽4-4内的温度， 热电偶4-6的输出端为恒温工作箱4的温度输出端，恒温工作箱4的箱体4-13和箱体上盖4-14采用双层电木板制作，并且所述双层电木板的中间填充有保温材料，箱体4-12的内腔体的底面四角分别设有四根立柱，PCB测试板4-1、防护垫4-2、铜盖板4-3、加热槽4-4和支撑板4-5的四角对应四根立柱的位置均开有通孔，支撑板4-5、加热槽
4-4、铜盖板4-3、防护垫4-2和PCB测试板4_1顺次叠加、并通过所述通孔从下至上依次套接在四根立柱上；加热体4-7设置在加热槽4-4内，加热体4-7引出端为恒温工作箱4的温度控制输入端；防护罩4-9遮盖在PCB测试板4-1的上部，上盖4-14紧密地封在箱体4_13的开口处。本发明中的恒温工作箱是实现非晶丝温度特性测试的核心部分，其中恒温工作箱4中加热体4-7对非晶金属纤维加热，热电偶4-6测得温度后传输给温控仪6，温控仪6可以对恒定温度精确设定与稳定控制，采用较小型恒温箱易于温度的有效控制，可提高温度的控制精度。磁通门磁强计的零磁场校正系统可以有效避免外磁场和地磁场的干扰，提高测量精度。
具体实施方式
三本实施方式是对实施方式一所述非晶金属纤维的温度特性测试装置的进一步限定，所述恒温工作箱4的恒温范围是-60°C _320°C。本发明与现有温度测量装置相比简单实用，控温精确，不易造成纤维微观组织的晶化，能够获得恒定环境温度(_60°C -320°C )内非晶金属纤维的温度特性。
具体实施方式
四本实施方式综合上述具体实施方式
所述非晶金属纤维的温度特性测试装置，结合具体的环境说明本发明的效果。利用本发明对制备态熔体抽拉非晶金属纤维进行端部镀Cu后在不同温度下对其进行磁阻抗特性的测试，对比环境温度对最大阻抗变化率[△ z/zjmax和阻抗输出特性的影响。所选取环境温度具体为-40°C -120°c，测试频率f为O. 1MHZ-15MHZ，外磁场为0_50e，激励电流幅值为15mA。图3、图4和图5分别为环境温度为0°C、25°C和80°C阻抗变化率Λ Z/Ztl输出稳定性随外磁场(OOe-4. 20e)和激励频率范围(100kHZ-15MHZ)的三维变化曲线。当环境温度为0°C时，Λ Z/%的输出图像均匀连续，无明显波动区，稳定性很高。对较低外磁场(00e-20e)和频率在8ΜΗζ_15ΜΗζ范围内的特定区域进行局部栅格放大后，亦可发现栅格连续均匀变化。当温度恢复到室温(25°C )时，GMI的输出峰值略有下降，Λ Z/Z。的输出图像和局部特定区域栅格均相对均匀连续，无波动区，稳定性较高。当温度升高至80°C，阻抗变化率输出曲线出现波动区域，对上述特定区域栅格进行局部放大后发现，当外磁场为I. 20e时，网格线在较高频率范围内(8MHz-15MHz)呈现清晰波动变化，说明此时阻抗输出具有不稳定性，GMI的输出峰值有所降低。熔体抽拉非晶金属纤维的直径在10 μ m-90 μ m范围内。不同温度条件下的非晶纤维磁阻抗性能特性测试试验及其作为敏感材料在磁敏传感器中实际应用时，对非晶金属纤维端部电镀Cu后连接入PCB板，进行巨磁阻抗性能测试，所选用的电镀工艺参数为阴极电流密度为147. 12A/dm2，电镀时间为45s，纤维端部电镀长度为4mm。非晶金属纤维的GMI磁阻抗性能应由下式加以定量评价
阻抗变化率
权利要求
1.非晶金属纤维的温度特性测试装置，其特征是，它由精密阻抗测试系统、恒温环境发生系统和零磁场校正系统组成；精密阻抗测试系统由精密阻抗分析仪(2)、亥姆霍兹线圈(5)和恒流电源(7)组成，恒温环境发生系统包括恒温工作箱(4)、温控仪(6)和液氮储罐(3);所述恒温工作箱(4)上设置有液氮进口(4-12)、液氮出口(4-10)和导线接口(4-11)，其中液氮出口(4-10)和导线接口(4-11)设置在恒温工作箱(4)的正面，液氮进口(4-12)设置在恒温工作箱(4)的背面；零磁场校正系统采用磁通门磁强计(I)实现，液氮储罐(3)的液氮输出端与恒温工作箱(4)的液氮进口(4-12)连通，温控仪(6)的温度输入端连接在恒温工作箱(4)的温度输出端， 温控仪(6)的温度控制输出端连接在恒温工作箱(4)的温度控制输入端，精密阻抗分析仪(2)用于采集恒温工作箱(4)中待测非晶纤维(4-8)的阻抗；恒流电源(7)用于给亥姆霍兹线圈(5)提供工作用恒流源，磁通门磁强计⑴的探头设置在恒温工作箱(4)的内腔，亥姆霍兹线圈(5)固定在恒温工作箱(4)的两个侧面，且磁通门磁强计(I)的探头轴向平行于亥姆霍兹线圈(5)的轴向。
2.根据权利要求I所述非晶金属纤维的温度特性测试装置，其特征在于，恒温工作箱(4)包括PCB测试板(4-1)、防护垫(4-2)、铜盖板(4-3)、加热槽(4_4)、支撑板(4_5)、热电偶(4-6)、加热体(4-7)、防护罩(4-9)、箱体(4-13)和箱体上盖(4_14)，待测非晶纤维(4-8)设置在PCB测试板(4-1)的上表面，热电偶(4-6)用于测量加热槽(4_4)内的温度，热电偶(4-6)的输出端为恒温工作箱(4)的温度输出端，恒温工作箱(4)的箱体(4-13)和箱体上盖(4-14)采用双层电木板制作，并且所述双层电木板的中间填充有保温材料，箱体(4-12)的内腔体的底面四角分别设有四根立柱，PCB测试板(4-1)、防护垫(4-2)、铜盖板(4-3)、加热槽(4-4)和支撑板(4-5)的四角对应四根立柱的位置均开有通孔，支撑板(4-5)、加热槽(4-4)、铜盖板(4-3)、防护垫(4-2)和PCB测试板(4_1)顺次叠加、并通过所述通孔从下至上依次套接在四根立柱上；加热体(4-7)设置在加热槽(4-4)内，加热体(4-7)引出端为恒温工作箱(4)的温度控制输入端；防护罩(4-9)遮盖在PCB测试板(4_1)的上部，上盖(4-14)紧密地封在箱体(4-13)的开口处。
3.根据权利要求I所述非晶金属纤维的温度特性测试装置，其特征在于，所述恒温工作箱⑷的恒温范围是-60°C -320°C。
全文摘要
非晶金属纤维的温度特性测试装置，涉及温度特性测试装置，它解决了目前非晶金属纤维温度测试装置结构复杂、温控不精确的问题。本发明由精密阻抗测试系统、恒温环境发生系统和零磁场校正系统组成；精密阻抗测试系统由精密阻抗分析仪、亥姆霍兹线圈和恒流电源组成，恒温环境发生系统包括恒温工作箱、温控仪和液氮储罐；温控仪用于控制在恒温工作箱内的温度恒定，精密阻抗分析仪用于测量位于恒温箱内的非金属纤维的电阻值，恒流电源用于为亥姆霍兹线圈提供恒流源，磁通门磁强计的探头设置在恒温工作箱内腔，亥姆霍兹线圈固定在恒温工作箱的两个侧面。本发明能够获得恒定环境温度下被测非晶金属纤维的温度特性，并且不易造成被测纤维微观组织的晶化。
文档编号G01R33/12GK102645642SQ20121015711
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者刘景顺, 孙剑飞, 曹福洋, 邢大伟 申请人:哈尔滨工业大学