CN111208457A - 一种新型的磁致伸缩测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种新型的磁致伸缩测量方法及装置，涉及基于电磁学原理方法对电工钢片磁致伸缩进行测量的新颖设计，其步骤是：结构设计，放置两个缠绕一定线圈匝数的对称相同磁体，中放测试电工钢片，在构成上下独立的两个闭合磁路的同时保证其内磁场为近似匀强磁场以使钢片均匀磁化；控制方法，采用220V交流电分别输入上下两个线圈并调节其电流方向和大小，使两个对称磁体成为一致且同步的互斥同名磁极，对居中的钢片实现物理受力平衡(电磁固定)及沿轧制方向的自由磁致伸缩量的精确测量。本发明不仅可以对电工钢片的微小磁致伸缩量进行快速测量与记录，提高测试精确度与可靠性，而且简单易于实现，适于实际的工业应用。

Description

一种新型的磁致伸缩测量方法及装置
技术领域
本发明的技术方案涉及基于电磁学原理方法对电工钢片磁致伸缩进行精确测量的新颖设计，具体地说是通过控制对称的电磁线圈及磁体使居于其中的电工钢片达到物理受力平衡，实现在不受外力影响下其沿轧制方向的磁致伸缩量的精确测量。
背景技术
电工钢片广泛应用于电气工程领域，如电力变压器、电机等铁心部件，是直接影响电工设备电气性能的最关键部分。电工钢片的性能直接影响到电气设备的运行性能，提高电力变压器、电机等电工设备工作性能和运行效率并降低振动噪声的有效途径之一就是减弱其磁致伸缩，而实现电工钢片磁致伸缩量的精确测量又是首要任务和重中之重，这也是国际电工领域的前沿和热点问题。CN 108845278A公开了一种大磁致伸缩材料的测量装置和方法，它包括磁轭、上极柱、下极柱、上极头、下极头、第一压力杆和第二压力杆，且第一和第二压力杆的一端通过连接杆连接，另一端依次穿过磁轭和上极柱；同时连接杆与气缸连接，这样第一压力杆和第二压力杆在气缸的带动下可以上下运动。从而在保证不影响磁场均匀性的情况下又满足了测量过程中的应力要求，实现不同应力下的测量。但本装置结构复杂，且气缸中压力杆的运动控制不易操作。CN 207263103U公开了测量装置技术领域的一种磁致伸缩测量仪，包括外壳和控制箱，在外壳的内腔左右两壁分别连接有输出保护管和接收保护管，且输出保护管的内腔连接有输出波导丝及两端的输出导线，接收保护管的内腔连接有接收波导丝及两端的接收导线，同时在输出保护管的底部连接有声波放射面。这样就可利用磁致伸缩材料的磁伸缩效应将电信号转化为声波震动信号，再通过接触到另一个物体放射回来被声波接受装置接收并转换为电信号传输到显示屏上，以确定两物体间的距离。上述磁致伸缩的测量方法及装置，都是通过机械或者运动控制来实现，同时需要大量的复杂装置设计等，其缺点主要是，增加了工业成本，需要繁琐的试验工序且不易操作等。
因此，基于快速、精确的目的，基于电磁学原理方法，对电工钢片磁致伸缩测量的装置进行创新设计成为一个重要的研究课题，具有重要的理论意义与实际应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：在不增加工业成本及快速、精确的前提下，通过简单的物理方法控制与操作对电工钢片磁致伸缩测量的装置进行创新设计，提高其磁致伸缩测量结果的准确性与可靠性，并适于实际的工业应用。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种新型的磁致伸缩测量方法及装置，涉及基于电磁学原理方法对电工钢片磁致伸缩进行测量的新颖设计，其步骤是：在结构设计方面，放置两个对称的相同磁体且每个磁体缠绕一定匝数的线圈，中间放置测试电工钢片，以使其构成上下独立的两个闭合磁路，保证其内的磁场为近似匀强磁场且可以使电工钢片均匀磁化；对于控制方法，采用220V交流电分别输入上下两个通电线圈，通过分别调节其中的电流流入流出方向和大小，使两个对称的磁体产生一致与同步的互斥同名磁极，且使居于其中的电工钢片达到物理受力平衡，即电磁固定，实现在不受机械外力固定下其沿轧制方向的自由磁致伸缩量的精确测量；考虑到电工钢片的自身重力，要调节居下的磁体产生的磁场强度要大些；同时，电工钢片的两端可辅助设置高精度激光微位移测试仪，以达到对微小磁致伸缩量的识别与测量。
上述一种新型的磁致伸缩测量方法及装置，所述的结构设计见附图1，放置两个对称的相同磁体且每个磁体缠绕一定匝数的线圈，中间放置测试电工钢片，以使其构成上下独立的两个闭合磁路，保证其内的磁场为近似匀强磁场且可以使电工钢片均匀磁化。
上述一种新型的磁致伸缩测量方法及装置，所述的控制方法见附图2，采用220V交流电分别输入上下两个通电线圈，通过分别调节其中的电流流入流出方向和大小，使两个对称的磁体产生一致与同步的互斥同名磁极，且使居于其中的电工钢片达到物理受力平衡，即电磁固定，实现在不受机械外力固定下其沿轧制方向的自由磁致伸缩量的精确测量；考虑到电工钢片的自身重力，要调节居下的磁体产生的磁场强度要大些。
上述一种新型的磁致伸缩测量方法及装置，所述的电工钢片的两端可辅助设置高精度激光微位移测试仪，以达到对微小磁致伸缩量的识别与测量。
本发明的有益效果是：①基本不增加工业成本及外接其他介质；②通过简单操作对电工钢片的微小磁致伸缩进行快速测量与记录，提高了磁致伸缩量的测试准确性与可靠性，并适于实际的工业应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明一种新型的磁致伸缩测量方法及装置的结构设计示意图。
图2为本发明一种新型的磁致伸缩测量方法及装置的控制方法步骤与流程图。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本发明一种新型的磁致伸缩测量方法及装置的结构设计为：两个磁体均为可退磁的相同铁磁体且上下对称放置，每个磁体均缠绕一定匝数的线圈，中间放置测试电工钢片，以使其在通电工作状态下能构成上下独立的两个闭合磁路，上下两个磁体中间为测试电工钢片预留的空间可适当近些以保证其内的磁场为近似匀强磁场且可以使电工钢片均匀磁化。
图2所示实施例表明，本发明一种新型的磁致伸缩测量方法及装置的控制方法步骤与流程为：基于电磁学理论预先判断出上下两个线圈中的电流流入流出方向，确保两个对称的磁体能够产生一致与同步的互斥同名磁极，而后进行线圈缠绕及220V交流电的电流加载，此时通过分别调节上下两个线圈中的电流大小，使居于其中的电工钢片达到物理受力平衡，即电磁固定，实现在不受机械外力固定下其沿轧制方向的自由磁致伸缩量的精确测量；考虑到电工钢片的自身重力，要调节居下的磁体产生的磁场强度要大些；同时，电工钢片的两端可辅助设置高精度激光微位移测试仪，以达到对微小磁致伸缩量的识别与测量。

Claims (3)

1.一种新型的磁致伸缩测量方法及装置，其特征在于涉及基于电磁学原理方法对电工钢片磁致伸缩进行测量的新颖设计，其步骤是：在结构设计方面，放置两个对称的相同磁体且每个磁体缠绕一定匝数的线圈，中间放置测试电工钢片，以使其构成上下独立的两个闭合磁路，保证其内的磁场为近似匀强磁场且可以使电工钢片均匀磁化；对于控制方法，采用220V交流电分别输入上下两个通电线圈，通过分别调节其中的电流流入流出方向和大小，使两个对称的磁体产生一致与同步的互斥同名磁极，且使居于其中的电工钢片达到物理受力平衡，即电磁固定，实现在不受机械外力固定下其沿轧制方向的自由磁致伸缩量的精确测量；考虑到电工钢片的自身重力，要调节居下的磁体产生的磁场强度要大些；同时，电工钢片的两端可辅助设置高精度激光微位移测试仪，以达到对微小磁致伸缩量的识别与测量。
2.根据权利要求1所述的一种新型的磁致伸缩测量方法及装置，其特征还在于，所述的结构设计为两个磁体均为可退磁的相同铁磁体且上下对称放置，每个磁体均缠绕一定匝数的线圈，中间放置测试电工钢片，以使其在通电工作状态下能构成上下独立的两个闭合磁路，上下两个磁体中间为测试电工钢片预留的空间可适当近些以保证其内的磁场为近似匀强磁场且可以使电工钢片均匀磁化。
3.根据权利要求1所述的一种新型的磁致伸缩测量方法及装置，其特征还在于，所述的控制方法步骤与流程为基于电磁学理论预先判断出上下两个线圈中的电流流入流出方向，确保两个对称的磁体能够产生一致与同步的互斥同名磁极，而后进行线圈缠绕及220V交流电的电流加载，此时通过分别调节上下两个线圈中的电流大小，使居于其中的电工钢片达到物理受力平衡，即电磁固定，实现在不受机械外力固定下其沿轧制方向的自由磁致伸缩量的精确测量。
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