一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置和方法

1.本发明涉及磁性材料磁特性测量技术领域，具体涉及一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置和方法。


背景技术：

2.原子自旋陀螺仪作为目前最新一类陀螺仪，具有超高的理论精度。碱金属气室是原子自旋陀螺仪承载原子自旋的敏感表头。根据原子自旋陀螺仪的工作原理，气室必须工作在磁屏蔽装置提供的极弱磁场环境下，同时必须对气室进行加热以使碱金属达到要求的饱和蒸气压。因此，与气室接近的最内层磁屏蔽层工作在弱磁场环境的同时会受到温度影响，此时屏蔽层的屏蔽性能的变化情况是值得研究的问题。
3.对于屏蔽静态磁场的磁屏蔽装置，屏蔽材料主要使用坡莫合金和非晶/纳米晶等磁导率较高的软磁材料。有时为了降低额外的约翰逊噪声，最内层会增设一层铁氧体材料。对于磁屏蔽装置的屏蔽性能，材料的相对磁导率是最重要的参数之一。对于处于磁屏蔽装置外层的屏蔽层而言，其工作环境接近常温地磁环境，此时材料的性能可以通过商用磁导率测试仪测得或直接从材料生产厂商获取。但处于最内层的屏蔽层则处于弱磁和高温环境，现有方法无法获取此条件下的材料性能参数。


技术实现要素：

4.本技术提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置和方法，以至少解决相关技术中无法获取最内层的磁屏蔽层的不同温度与磁场下磁材料磁特性的问题。
5.本技术第一方面实施例提出一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置，所述装置包括：一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置，其特征在于，所述装置包括：无磁加热烤箱、线圈组、第一软磁材料磁特性测试仪、无磁加热单元、磁屏蔽单元、烘干箱测试单元；
6.所述无磁加热烤箱用于放置第一被测样件，所述线圈组缠绕在第一被测样件上并且与第一软磁材料磁特性测试仪相连，第一软磁材料磁特性测试仪用于对第一被测样件上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被测样件的感应电压，对被第一测样件磁特性进行测量；
7.所述无磁加热烤箱放置在磁屏蔽单元内部并且与无磁加热单元和第一软磁材料磁特性测试仪相连，所述无磁加热单元用于对无磁加热烤箱内的第一被测样件进行加热以及对无磁加热烤箱内的温度进行调节；
8.所述磁屏蔽单元，用于为无磁加热烤箱以及无磁加热烤箱内的第一被测样件的提供弱磁环境、屏蔽外界干扰磁场，所述第一软磁材料磁特性测试仪测试磁屏蔽单元内的第一被测样件在不同温度和磁场条件下的磁特性；
9.所述烘干箱测试单元包括烘干箱、设置在烘干箱内并且缠绕有线圈组的第二被测样件、第二被测样件上的线圈组连接的第二软磁材料磁特性测试仪，所述第二软磁材料磁
特性测试仪，用于对无磁场大小要求的第二被测样件上的线圈组提供励磁电流以及检测所述第二被测样件的感应电压，从而对无磁场要求的被第二测样件磁特性进行测量，将烘干箱内温度调整至与无磁加热烤箱内温度相同，对比相同温度下且仅有磁场影响时第一被测样件和第二被测样件磁特性变化。
10.本技术第二方面实施例提出一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试方法，所述方法包括：
11.步骤1：制备完全相同的第一被测样件和第二被测样件并将在被测样件上缠绕线圈组；
12.步骤2：将无磁加热膜和传感器与温度控制器连接后设置在无磁加热烤箱内，将第一被测样件上的线圈组与第一软磁材料磁特性测试仪相连后放置在无磁加热烤箱内；
13.步骤3：将无磁加热烤箱放置在磁屏蔽单元内并盖上坡莫合金屏蔽盖对被测样件提供弱磁环境；
14.步骤4：启动第一软磁材料磁特性测试仪，第一软磁材料磁特性测试仪测出第一被测样件在不同磁场环境和不同温度环境下的磁特性数据；
15.步骤5：将第二被测样上的线圈组与第二软磁材料磁特性测试仪连接并将第二被测样件放置在烘干箱内并将烘干箱温度调整至与无磁加热烤箱内的温度相同，启动第二软磁材料磁特性测试仪测得到无磁场要求第二被测样在和第一被测样件相同的温度环境下的磁特性数据并将该组数据作为对照组数据；
16.步骤6：将第一软磁材料磁特性测试仪测得的第一被测样件的磁特性数据结果与第二软磁材料磁特性测试仪测得所述第二被测样的磁特性数据进行对比，进一步通过对比得到温度相同时，磁场环境对材料磁特性的影响。
17.本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
18.本发明提供了一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置和方法，所述装置包括无磁加热烤箱、线圈组、第一软磁材料磁特性测试仪、无磁加热单元、磁屏蔽单元、烘干箱测试单元；所述无磁加热烤箱用于放置第一被测样件，所述线圈组缠绕在第一被测样件上并且与第一软磁材料磁特性测试仪相连，第一软磁材料磁特性测试仪用于对第一被测样件上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被测样件的感应电压，对被第一测样件磁特性进行测量；所述无磁加热烤箱放置在磁屏蔽单元内部并且与无磁加热单元和第一软磁材料磁特性测试仪相连，所述无磁加热单元用于对无磁加热烤箱内的被测样件进行加热以及对无磁加热烤箱内的温度进行调节；所述磁屏蔽单元，用于为磁屏蔽装置内的无磁加热烤箱内以及被测样件的提供弱磁环境、屏蔽外界干扰磁场，所述第一软磁材料磁特性测试仪测试磁屏蔽单元内的第一被测样件在不同温度和磁场条件下的磁特性；所述烘干箱测试单元包括烘干箱、设置在烘干箱内并且缠绕有线圈组的第二被测样件、第二被测样件上的线圈组连接的第二软磁材料磁特性测试仪，所述第二软磁材料磁特性测试仪，用于对无磁场要求的第二被测样件上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被第二测样件的感应电压，从而对无磁场要求的被第二测样件磁特性进行测量，将烘干箱内温度调整至与无磁加热烤箱内温度相同，对比相同温度下且仅有磁场影响时第一被测样件和第二被测样件磁特性变化。本发明的技术方案解决了现在磁性材料磁特性测试装置无法测试磁性材料在不同磁场环境和不同工作温度环境下的磁导率等参数的准确数值，在测试数据的基础上探究温度、磁场与
材料磁特性之间的规律特性，对提高磁屏蔽装置设计阶段计算的准确性，提升性能以及降低成本等方面有重要指导意义。
19.本技术附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
20.本技术上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1是根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置中磁屏蔽单元的结构图；
22.图2是根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置中烘干箱测试单元的结构图；
23.图3是根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置中无磁加热膜结构示意图；
24.图4是根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置中无磁加热膜纵向截面图；
25.图5是根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置中圆形线圈磁场的计算方法的原理图；
26.图6是根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试方法的流程图；
27.图7是根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试方法的具体流程图。
28.附图标记说明：
29.坡莫合金屏蔽层-101；铝合金屏蔽层-102；垫板-103；屏蔽层间限位块-104；无磁加热膜-201；基底-2011；铜电阻丝-2012；焊盘-2013；第一被测样件-202；第一温度传感器-203；插头-204；温度控制器-205；第一软磁材料磁特性测试仪-206；烘干箱-301；烘干箱通风口-302；第二软磁材料磁特性测试仪-303；第二被测样件-304；保温层-4；无磁加热烤箱-5；第一支架-6；第二支架-7。
具体实施方式
30.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
31.本技术提一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置，所述装置包括无磁加热烤箱5、线圈组、第一软磁材料磁特性测试仪206、无磁加热单元、磁屏蔽单元1、烘干箱测试单元；所述无磁加热烤箱5用于放置第一被测样件202，所述线圈组缠绕在第一被测样件202上并且与第一软磁材料磁特性测试仪206相连，第一软磁材料磁特性测试仪206用于对第一被测样件202上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被测样件的感应电压，对被第一测样件202磁特性进行测量；所述无磁加热烤箱5放置在磁屏蔽单元1内部并且与无磁加热单元
和第一软磁材料磁特性测试仪206相连，所述无磁加热单元用于对无磁加热烤箱5内的第一被测样件202进行加热以及对无磁加热烤箱5内的温度进行调节；所述磁屏蔽单元，用于为无磁加热烤箱5以及无磁加热烤箱5内的第一被测样件202的提供弱磁环境、屏蔽外界干扰磁场；所述烘干箱测试单元包括烘干箱301、设置在烘干箱301内并且缠绕有线圈组的第二被测样件304、第二被测样件304上的线圈组连接的第二软磁材料磁特性测试仪303，所述第二软磁材料磁特性测试仪303，用于对无磁场大小要求的第二被测样件304上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被第二测样件304的感应电压，从而对无磁场要求的被第二测样件304磁特性进行测量，将烘干箱301内温度调整至与无磁加热烤箱5内温度相同，对比相同温度下且仅有磁场影响时第一被测样件202和第二被测样件304磁特性变化。本发明的技术方案解决了现在磁性材料磁特性测试装置无法测试磁性材料在不同磁场环境和不同工作温度环境下的磁导率等参数的准确数值，在测试数据的基础上探究温度、磁场与材料磁特性之间的规律特性，对提高磁屏蔽装置设计阶段计算的准确性，提升性能以及降低成本等方面有重要指导意义。
32.实施例1
33.图1为本公开实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置的结构图，如图1所示，所述装置包括：无磁加热烤箱5、线圈组、第一软磁材料磁特性测试仪206、无磁加热单元、磁屏蔽单元1、烘干箱测试单元；
34.所述无磁加热烤箱5用于放置第一被测样件202，所述线圈组缠绕在第一被测样件202上并且与第一软磁材料磁特性测试仪206相连，第一软磁材料磁特性测试仪206用于对第一被测样件202上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被测样件的感应电压，对被第一测样件202磁特性进行测量，所述第一软磁材料磁特性测试仪206测试磁屏蔽单元内的第一被测样件202在不同温度和磁场条件下的磁特性。
35.所述无磁加热烤箱5放置在磁屏蔽单元1内部并且与无磁加热单元和第一软磁材料磁特性测试仪206相连，所述无磁加热单元用于对无磁加热烤箱5内的第一被测样件202进行加热以及对无磁加热烤箱5内的温度进行调节。
36.在本公开实施例当中，所述线圈组包括：励磁绕组线圈和感应绕组线圈，励磁绕组线圈和感应绕组线圈尽可能均匀紧密地绕在第一被测样件202和第二被测样件304的整个周长上，以减小绕组下空气间隙的影响；缠绕在第一被测样件202上的励磁绕组线圈与第一软磁材料磁特性测试仪206相连，用于产生足够的激励磁场；缠绕在第二被测样件304上的励磁绕组线圈与第二软磁材料磁特性测试仪303相连，也用于产生足够的激励磁场。
37.需要注意的是，线圈组采用漆包线，绕线和测试过程中注意检查漆包线的绝缘层，防止涂层脱落导致被测样件与线圈直接连通，造成短路。
38.本实施例中，所述无磁加热烤箱5氧化铝陶瓷制作而成，氧化铝陶瓷材质具有良好的导热性，可以提高被测样件加热的均匀度，在本发明的其他实施例当中不对无磁加热烤箱5的材质进行限制。
39.所述无磁加热烤箱盖上设置开孔，用于供温度控制器205和第一软磁材料磁特性测试仪206以及第一传感器203对应的测试线通过。
40.所述无磁加热烤箱5通过第一支架6设置在磁屏蔽单元内部均匀区的位置，以获得最大的均匀区范围，所述第一支架6用于对无磁加热烤箱进行支撑和固定。
41.需要注意的是，所述均匀区指的是所述磁屏蔽单元最内层内部满足一定数值磁场要求的区域且满足磁场要求的数值根据实际情况而定，用于实验研究。
42.示例的，假如本实施例的所述磁屏蔽单元的最内层是400*400*400的立方体的话，所需均匀区约为一个200*200*200的区域，以上仅为一个示例，在本发明的其他实施例当中不对磁屏蔽单元的体积进行限制，当磁屏蔽单元的最内层是400*400*400的立方体的话，所需均匀区也不限于200*200*200的区域，所需均匀区体积根据实际情况得到。
43.所述无磁加热单元包括：温度控制器205、第一温度传感器203以及多个无磁加热膜201；
44.所述温度控制器203与无磁加热膜201相连，所述多个无磁加热膜201设置在所述无磁加热烤箱5内表面，用于对无磁加热烤箱5以及无磁加热烤箱5内的第一被测样件202进行加热，使第一被测样件202均匀受热；本实施例中无磁加热膜201粘贴在无磁加热烤箱5内壁上，在本发明的其他实施例当中不对无磁加热膜201设置无磁加热烤箱5内壁上的方式进行限制。
45.图3为本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置中无磁加热膜的结构示意图，图4为本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置中无磁加热膜纵向截面图，如图3和图4所示，每个无磁加热膜201包括基底2011、铜电阻丝2012和焊盘2013，本实施例中基底2011选用聚酰亚胺基底，聚酰亚胺基底上铺设有多个铜电阻丝2012且多个铜电阻丝2012为平行临近对称设置，能够抵消电流产生的磁场。所述聚酰亚胺基底一侧设置有与铜电阻丝2012连接的焊盘2013，所述温度控制器205对应的测试线均焊接在焊盘2013上，即在焊盘2013的作用下将铜电阻丝2012与温度控制器205电性连接，也即将无磁加热膜306与温度控制器205电性连接。
46.本实施例中铜电阻丝2012和焊盘2013均采用铜材质，铜材质的电阻丝和焊盘具有高加热性能的同时，自身没有剩磁，不会破内部弱磁环境。在本发明的其他实施例当中，不对无磁加热膜201的数量进行限制，也不对基底3061和焊盘2013的材质进行限制。
47.进一步的，所述无磁加热膜201的尺寸和数量依据无磁加热烤箱5的尺寸和加热需求而定，所述无磁加热膜201电阻阻值对加热功率起到决定性，设计完所述无磁加热膜201后，无磁加热膜201电阻阻值r计算式如下：
[0048][0049]
式中：ρ为电阻率；d为电阻丝厚度；l为电阻丝总长度；w为电阻丝宽度。
[0050]
示例的，所述铜电阻丝2012本身不含磁性，但通入交流电进行加热时会带来干扰磁场，如图4所示，以圆形加热线圈磁场计算式如下：
[0051]
圆形电流中心轴上距离圆心x处的磁场值b的计算式如下：
[0052][0053]
因此，如图3-5所示，将线圈设计成平行临近，上下对称结构，此时在同一截面会大小相同方向相反的磁场进行相互抵消，可将原本mt量级的磁场控制在1nt以下。
[0054]
同样以圆形加热线圈为例，上下两层的磁场抵消之后的磁场b
′
计算式如下：
[0055]b′
＝b
1-b2[0056][0057]
式中：b1为第一层线圈磁场值，b2为第二层线圈磁场值，μ0为真空磁导率；i为通过线圈的电流；r为线圈半径；x为线圈中心轴上某一位置与上一层无磁加热膜的距离；x1为线圈中心轴上某一位置与下一层加热膜的距离，x1＝x d；d为两层加热丝间距。
[0058]
所述温度控制器205通过插头204与电源相连，每个无磁加热膜201均通过对应的测试线与温度控制器205连接，通过温度控制器205为无磁加热膜201提供适合的电压，从而使得无磁加热膜201开始加热工作。
[0059]
所述第一温度传感器203设置在所述无磁加热烤箱5内并与温度控制器205连接，用于对无磁加热烤箱5内的温度进行测量并将测得的温度信号传输至温度控制器205；
[0060]
所述温度控制器205与电源和相连，用于为无磁加热膜提供电压，所述温度控制器205根据第一温度传感器203传送过来的控制信号控制电源的通断状态，从而对无磁加热烤箱5内的温度进行控制。
[0061]
所述第一温度传感器203设置在无磁加热烤箱5内并通过对应的测试线与温度控制器205电性连接，用于测量无磁加热烤箱5内的温度并将测得的温度信号传输至温度控制器205；本实施例中第一温度传感器203为pt100铂电阻温度传感器且pt100铂电阻温度传感器位于第一被测样件202中间的位置，在本发明的其他实施例中第一温度传感器203包括但不限于铂电阻温度传感器，并且也不对第一温度传感器203在无磁加热烤箱5中的具体位置进行限制。
[0062]
所述温度控制器205，用于接收第一温度传感器203检测到无磁加热烤箱5的温度信号并根据接收的控制信号控制电源的通断状态，从而对无磁加热烤箱5内的温度进行控制。
[0063]
其中，温度控制器205与无磁加热膜201和电源相连，可以实现无磁烤箱5内部室温到180℃的加热能力和
±
0.1℃的温控能力。
[0064]
进一步的，所述温度控制器205内部包括信号放大及调理的测量电路、模拟信号转换为数字信号的a/d转换器、主控芯片及其最小系统、dds电路、对dds生成的高频正弦波控制信号进行幅度调制的d/a转换器、将控制信号的电压电流放大的功率放大电路和驱动程序，温度控制器205采用模糊pid控制算法进行控制，温度误差保持在0.1℃以内。通过样件附近的pt100温度传感器进行实时温度检测并反馈至控制系统。温度控制器205为现有技术，在此不做过多赘述。
[0065]
本公开实施例中，所述的系统还包括第二传感器(在图1中未显示)，在第一被测样件202上缠绕线圈组之前将第二传感器设置在第一被测样件202的表面，所述第二传感器也通过对应的测试线与温度控制器205连接，用于检验第一被测样件202的温度。
[0066]
所述磁屏蔽单元，用于为无磁加热烤箱5以及无磁加热烤箱5内的第一被测样件202的提供弱磁环境、屏蔽外界干扰磁场。
[0067]
本实施例当中，所述磁屏蔽单元能提供5nt以下的环境磁场。
[0068]
在本公开实施例中，所述磁屏蔽单元包括：所述磁屏蔽单元包括坡莫合金屏蔽层
组、设置在坡莫合金屏蔽层组外部的铝合金屏蔽层102、屏蔽层间限位块组和垫板组；
[0069]
所述坡莫合金屏蔽层组包括由内至外依次套设的多个坡莫合金屏蔽层101，用于通过通量分流作用对静磁场或极低频磁场进行屏蔽.
[0070]
需要注意的是，图1示出的仅是一个五层屏蔽结构的磁屏蔽单元的结构示意图，即图1所示的磁屏蔽单元包括一个铝合金屏蔽层102和四个坡莫合金屏蔽层101。
[0071]
每个坡莫合金屏蔽层101一侧都设置有对应尺寸的坡莫合金屏蔽盖，坡莫合金屏蔽层与坡莫合金屏蔽盖一一对应且坡莫合金屏蔽层101与对应的坡莫合金屏蔽盖之间有严格的公差要求，以确保屏蔽盖正常的安装和拆卸。
[0072]
所述铝合金屏蔽层102套设在所述坡莫合金屏蔽层组外部且一侧设置有对应的铝合金屏蔽盖，用于通过涡流消除作用对交变电磁场进行屏蔽，频率越大，屏蔽材料越厚，电导率磁导率越大，涡流消除效果越好。
[0073]
具体的，所述铝合金屏蔽层102套设在最外层的坡莫合金屏蔽层101外部，即铝合金屏蔽层102为所述磁屏蔽单元的最外层。所述铝合金屏蔽层102安装在第二支架7上，通过第二支架7对铝合金屏蔽层102进行固定，也即通过第二支架7对所述磁磁屏蔽单元进行固定。
[0074]
在本公开实施例中，所述每个坡莫合金屏蔽层对应的坡莫合金屏蔽盖上预留有供实验测试的第一实验孔，所述第一实验孔位于坡莫合金屏蔽盖中心位置，用于供磁通门磁强计、温度控制器205的测试线以及第一软磁材料磁特性测试仪206的测试线通过。
[0075]
铝合金盖上设置有供实验测试用的第二实验孔，本实施例中所述第二实验孔位于铝合金盖的中心位置并与坡莫合金屏蔽层对应的屏蔽盖上的第一实验孔对应设置，也用于供磁通门磁强计、温控装置的测试线以及磁特性测试装置305的测试线通过。在本发明其他实施例当中不对第一实验孔和第二实验孔在对应屏蔽盖上的位置进行限制。
[0076]
所述屏蔽层间限位块组包括设置于铝合金屏蔽层102与坡莫合金屏蔽层101之间以及位于坡莫合金屏蔽层101之间的屏蔽层间限位块104，屏蔽层间限位块104用于保持铝合金屏蔽层102与坡莫合金屏蔽层101之间以及坡莫合金屏蔽层101之间的间距；
[0077]
其中，所述屏蔽层间限位块104根据层间距依据层间距进行设计。
[0078]
所述垫板组包括多个垫板103，垫板分别设置在对应的坡莫合金屏蔽层下方，用于为对应的坡莫合金屏蔽层101提供安装平台以及提供支撑力。
[0079]
在本公开实施例当中，最内层的坡莫合金屏蔽层内表面设置有保温层4，所述保温层4用于对无磁加热烤箱5与磁屏蔽单元之间进行隔离，避免无磁加热烤箱4对所述磁屏蔽单元性能的影响。
[0080]
其中，针对不同厚度的第一被测样件202，为了保持其位于磁屏蔽单元的均匀区内，所述垫板103可以进行更换不同厚度的垫板，通过更换垫板103来对无磁加热烤箱5的在所述磁屏蔽单元内的位置进行调整，从而使无磁加热烤箱5保持在磁屏蔽单元的均匀区内。
[0081]
需要注意的是，本公开的弱磁场是由磁屏蔽单元提供的，其剩磁环境是磁特性测量系统的重要指标，在所述磁屏蔽单元使用之前要通过磁通门磁强计测试所述磁屏蔽单元内部剩磁大小，磁屏蔽装置1内部剩磁应约为2nt，且具有较大体积的均匀区。
[0082]
所述第一软磁材料磁特性测试仪206与线圈组相连，用于对所述线圈组提供励磁电流以及检测所述第一被测样件202的感应电压，从而对第一被测样件202磁特性进行测
量。
[0083]
在本公开实施例当中，所述第一软磁材料磁特性测试仪包括：信号发生器、功率放大器和功率分析仪等，在本发明的其他实施例当中，所述第一软磁材料磁特性测试仪包括但不限于包括信号发生器、功率放大器、功率分析仪等。
[0084]
所述功率分析仪通过测试线与感应绕组线圈相连，用于检测第一被测样件202的感应电压；
[0085]
所述信号发生器和功率放大器相连通过测试线与励磁绕组线圈相连，用于为励磁绕组线圈施加交变励磁电流，测试时通过调整励磁电流，得到不同磁场强度下和磁场强度磁通密度之间的关系，从而第一软磁材料磁特性测试仪206对无磁加热烤箱5内的第一被测样件202的磁特性进行测量。
[0086]
具体的，第一被测样件202上绕线完成后，放入到贴好无磁加热膜201的无磁加热烤箱5内，将无磁加热烤箱5放入磁屏蔽单元内，盖上对应屏蔽盖，此时第一被测样件202处于极弱磁环境中，开启温度控制器205，对无磁烤箱5中的第一被测样件202进行加热。加热温度室温至180℃。根据被测样件202上温度传感器的数据，当第一被测样件202温度均匀时，开起第一软磁材料磁特性测试仪206进行测试。
[0087]
需要注意的是，测试前对第一被测样件202进行退磁处理。
[0088]
具体的，第一软磁材料磁特性测试仪206对励磁线圈施加电流，通过测试感应绕组线圈的感应电压，计算被测样件在不同激励磁场强度下的磁通密度，得到不同磁场强度下和磁场强度磁通密度之间的关系，采用模拟冲击法测试第一被测样件202直流磁场下的磁滞回线、磁化曲线和磁导率等参数。
[0089]
当温度一定时，励磁电流从0.1ma开始，逐渐加大，即可测得一定工作温度情况下，不同磁场对第一被测样件202等材料磁特性的影响规律。
[0090]
当励磁磁场一定时，将加热温度从室温开始加热，即可测得一定工作磁场环境下，不同温度对第一被测样件202等材料磁特性的影响规律。
[0091]
图2为根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置中烘干箱测试单元的结构图，如图2所示，所述烘干箱测试单元用于对无磁场要求下磁材料的磁特性进行测试，即仅地磁场下磁材料的磁特性进行测试。
[0092]
所述烘干箱测试单元包括烘干箱301、设置在烘干箱301内并且缠绕有线圈组的第二被测样件304、第二被测样件304上的线圈组连接的第二软磁材料磁特性测试仪303。
[0093]
所述，第二软磁材料磁特性测试仪303用于对测试烘干箱301内的第二测样件304磁特性。
[0094]
所述第一被测样件202上缠绕有线圈组，需要注意的是，第一被测样件202和第二被测样件304结构、性能完全相同，第一被测样件202和第二被测样件304上缠绕的线圈组也完全相同；第一软磁材料磁特性测试仪206和第二软磁材料磁特性测试仪303结构性能以及与线圈组的连接完全相同，在此不多做赘述。
[0095]
所述第二被测样件304缠绕线圈组之前表面固定有用于测定其温度的第二传感器，第二传感器通过测试线与第二软磁材料磁特性测试仪303连接；
[0096]
所述烘干箱301顶部设置有烘干箱通风口302，所述烘干箱通风口302用于供第二软磁材料磁特性测试仪303的测试线以及第二传感器的测试线通过。
[0097]
所述烘干箱301具有最高250℃的加热能力和0.1℃的温控能力，采用不锈钢内胆，减小除地磁场外其他磁场的影响。
[0098]
将烘干箱301内的温度调节至与无磁加热烤箱5内的温度相同，通过第二软磁材料磁特性测试仪303测得无磁场要求下第二烘干箱301内的第二被测样件304的磁特性数据，将该组数据作为对照组，与第一软磁材料磁特性测试仪206测得磁屏蔽单元内的第一被测样件202的磁特性进行对比，从而进一步的得到温度相同时仅磁场对磁材料的磁特性的影响规律。
[0099]
所述第二软磁材料磁特性测试仪303，用于对无磁场大小要求的第二被测样件304上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被第二测样件304的感应电压，从而对仅温度变化的被第二测样件304磁特性进行测量。
[0100]
具体的，第二软磁材料磁特性测试仪303对第二被测样件304上的缠绕的励磁线圈施加电流，通过测试感应绕组线圈的感应电压，计算第二被测样件304在不同激励磁场强度下的磁通密度，得到无磁场要求下磁场强度下和磁场强度磁通密度之间的关系，采用模拟冲击法测试第二被测样件304的磁滞回线、磁化曲线和磁导率等参数等。
[0101]
所述第一被测样件202和第二被测样件304均为环形结构，为减小磁场强度径向变化的影响，被测样件的尺寸应满足：
[0102]
d≤1.1d
[0103]
第一被测样件202和第二被测样件304的截面积a在100-500mm2之间：
[0104][0105]
式中：m为被测样件质量；ρ为被测样件密度；d为被测样件外径；d为被测样件内径。
[0106]
综上所述，本技术提出的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试装置，所述装置包括无磁加热烤箱5、线圈组、第一软磁材料磁特性测试仪206、无磁加热单元、磁屏蔽单元1、烘干箱测试单元；所述无磁加热烤箱5用于放置第一被测样件202，所述线圈组缠绕在第一被测样件202上并且与第一软磁材料磁特性测试仪206相连，第一软磁材料磁特性测试仪206用于对第一被测样件202上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被测样件的感应电压，对被第一测样件202磁特性进行测量；所述无磁加热烤箱5放置在磁屏蔽单元1内部并且与无磁加热单元和第一软磁材料磁特性测试仪206相连，所述无磁加热单元用于对无磁加热烤箱5内的第一被测样件202进行加热以及对无磁加热烤箱5内的温度进行调节；所述磁屏蔽单元，用于为无磁加热烤箱5以及无磁加热烤箱5内的第一被测样件202的提供弱磁环境、屏蔽外界干扰磁场；所述烘干箱测试单元包括烘干箱301、设置在烘干箱301内并且缠绕有线圈组的第二被测样件304、第二被测样件304上的线圈组连接的第二软磁材料磁特性测试仪303，所述第二软磁材料磁特性测试仪303，用于对无磁场大小要求的第二被测样件304上的线圈组提供励磁电流以及检测所述被第二测样件304的感应电压，从而对仅温度变化的被第二测样件304磁特性进行测量。本发明的技术方案解决了现在磁性材料磁特性测试装置无法测试磁性材料在不同磁场环境和不同工作温度环境下的磁导率等参数的准确数值，在测试数据的基础上探究温度、磁场与材料磁特性之间的规律特性，对提高磁屏蔽装置设计阶段计算的准确性，提升性能以及降低成本等方面有重要指导意义、测量过程相对便捷，通过对加热系统的无磁化设计使得测试环境满足弱磁环境的指标。
[0107]
实施例2
[0108]
图6为根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试方法的流程图，所述，所述方法包括：
[0109]
步骤1：制备完全相同的第一被测样件202和第二被测样件304并在被测样件上缠绕线圈组；
[0110]
步骤2：将无磁加热膜201和第一传感器203与温度控制器205连接后设置在无磁加热烤箱5内，将第一被测样件202上的线圈组与第一软磁材料磁特性测试仪206相连后放置在无磁加热烤箱5内；
[0111]
步骤3：将无磁加热烤箱5放置在磁屏蔽单元内并盖上坡莫合金屏蔽盖对被测样件提供弱磁环境；
[0112]
步骤4：启动第一软磁材料磁特性测试仪206，第一软磁材料磁特性测试仪206测出第一被测样件202在不同磁场环境和不同温度环境下的磁特性数据；
[0113]
步骤5：将第二被测样304上的线圈组与第二软磁材料磁特性测试仪303连接并将第二被测样件304放置在烘干箱301内并将烘干箱301温度调整至与无磁加热烤箱5内的温度相同，启动第二软磁材料磁特性测试仪303测得到第二被测样304在和第一被测样件202相同的温度环境下的磁特性数据并将该组数据作为对照组数据；
[0114]
步骤6：将第一软磁材料磁特性测试仪206测得的第一被测样件202的磁特性数据结果与第二软磁材料磁特性测试仪303试测得所述第二被测样304的磁特性数据进行对比，进一步通过对比得到温度相同时，磁场环境对材料磁特性的影响。
[0115]
需要注意的是，所述被测样件每次测试前都进行消磁处理，消磁频率不大于测试频率，位于磁屏蔽筒3内的被测样件5处于弱磁环境中，消磁后的被测样件5不会被外界干扰磁场额外充磁，此时给样件提供幅值足够低，频率足够低的交变励磁磁场，即可测得磁材料在弱磁下的低频磁特性。
[0116]
图7为根据本技术一个实施例提供的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试方法的具体流程图，如图7所示，所述方法具体包括：
[0117]
s1：制备坡莫合金、非晶/纳米晶等材料的环形第一被测样件202和第二被测样件304，按匝数要求将线圈组缠绕在第一被测样件202和第二被测样件304上；
[0118]
被测样件的尺寸要求如以下计算式所示：
[0119]
d≤1.1d
[0120]
第一被测样件202和第二被测样件304的截面积a在100-500mm2之间：
[0121][0122]
式中：m为被测样件质量；ρ为被测样件密度；d为被测样件外径；d为被测样件内径。
[0123][0124]
其中，将励磁绕组线圈和感应绕组线圈尽可能紧密地绕在对应被测样件的整个周长上。
[0125]
需要注意的是，在第一被测样件202和第二被测样件304并将在被测样件上缠绕线圈组之前在第一被测样件202和第二被测样件304上均安装第二传感器。
[0126]
s2：拼装无磁加热烤箱5并在无磁加热烤箱5内部上粘贴无磁加热膜201；
[0127]
其中，将无磁加热膜201与温度控制器205连接，同时通过插头204将温度控制器205通电。
[0128]
s3：将缠绕在第一被测样件202上的励磁绕组线圈和感应绕组线圈与第一磁特性测试仪206连接；
[0129]
其中，所述第一磁特性测试仪206包括：信号发生器、功率放大器、功率分析仪，所述功率分析仪通过测试线与感应绕组线圈相连，用于检测第一被测样件202的感应电压；将述信号发生器和功率放大器相连通过测试线与励磁绕组线圈相连，用于为励磁绕组线圈施加交变励磁电流，测试时通过调整励增加磁电流，得到不同磁场强度下和磁场强度磁通密度之间的关系。
[0130]
s4：将第一被测样件202放入无磁加热烤箱5内并将无磁加热烤箱5放入磁屏蔽单元内并盖上坡莫合金屏蔽盖对被测样件提供弱磁环境。
[0131]
其中，在磁屏蔽单元最内层的坡莫合金屏蔽层101内表面安装保温层4，所述保温层4用于对无磁加热烤箱5与磁屏蔽单元之间进行隔离，避免无磁加热烤箱4对所述磁屏蔽单元性能的影响。
[0132]
s5：根据温度要求通过无磁加热膜201对第一被测样件202进行加热。
[0133]
s6：对第一被测样件202进行消磁；。
[0134]
s7：启动第一软磁材料磁特性测试仪206，第一软磁材料磁特性测试仪206测出第一被测样件202在不同磁场环境和不同温度环境下的磁特性数据；
[0135]
需要注意的是，当温度一定时，励磁电流从0.1ma开始，逐渐加大，即可测得一定工作温度情况下，不同磁场对第一被测样件202等材料磁特性的影响规律。
[0136]
s8：采用模拟冲击法测试第一被测样件202直流磁场下的磁滞回线、磁化曲线和磁导率等参数，进而获得不同温度和磁场(包括弱磁环境)下磁材料磁特性。
[0137]
s9：将第二被测样304上的线圈组与第二软磁材料磁特性测试仪303连接。
[0138]
s10：将第二被测样件304放置在烘干箱301内并将烘干箱301内。
[0139]
s11：根据温度要求通过烘干箱301对第二被测样件304进行加热，将第二被测样件304温度调整至与无磁加热烤箱5内的温度相同。
[0140]
s12：对第二被测样件304进行消磁。
[0141]
s13：启动第二软磁材料磁特性测试仪303，采用模拟冲击法测试第二被测样件304在直流磁场下的磁滞回线、磁化曲线和磁导率等参数，并将测得的第二被测样304在与第一被测样件202相同的温度环境下的磁特性数据并将该组数据作为对照组数据；
[0142]
s14：将第一软磁材料磁特性测试仪206测得的第一被测样件202的磁特性数据结果与第二软磁材料磁特性测试仪303试测得所述第二被测样304的磁特性数据进行对比，进一步通过对比得出温度相同时，磁场环境对材料磁特性的影响。
[0143]
综上所述，本技术提出本技术提出的一种不同温度与磁场下磁材料磁特性测试方法，所述方法包括制备完全相同的第一被测样件202和第二被测样件304并将在被测样件上缠绕线圈组；将无磁加热膜201和第一传感器203与温度控制器205连接后设置在无磁加热烤箱5内，将第一被测样件202上的线圈组与第一软磁材料磁特性测试仪206相连后放置在无磁加热烤箱5内；将无磁加热烤箱5放置在磁屏蔽单元内并盖上坡莫合金屏蔽盖对被测样件提供弱磁环境；启动第一软磁材料磁特性测试仪206，第一软磁材料磁特性测试仪206测
出第一被测样件202在不同磁场环境和不同温度环境下的磁特性数据；将第二被测样304上的线圈组与第二软磁材料磁特性测试仪303连接并将第二被测样件304放置在烘干箱301内并将烘干箱301温度调整至与无磁加热烤箱5内的温度相同，启动第二软磁材料磁特性测试仪303测得到第二被测样304在和第一被测样件202相同的温度环境下的磁特性数据并将该组数据作为对照组数据；将第一软磁材料磁特性测试仪206测得的第一被测样件202的磁特性数据结果与第二软磁材料磁特性测试仪303试测得所述第二被测样304的磁特性数据进行对比，进一步通过对比得到温度相同时，磁场环境对材料磁特性的影响。
[0144]
本发明的技术方案在测试数据的基础上探究温度、磁场与材料磁特性之间的规律特性，对提高磁屏蔽装置设计阶段计算的准确性，提升性能以及降低成本等方面有重要指导意义、测量过程相对便捷，通过对加热系统的无磁化设计使得测试环境满足弱磁环境的指标。
[0145]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0146]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0147]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。