CN214252112U

CN214252112U - 梯度磁场磁热效应测量装置

Info

Publication number: CN214252112U
Application number: CN202023126179.5U
Authority: CN
Inventors: 金培育; 黄焦宏; 刘翠兰; 程娟; 张英德; 李兆杰; 张�成; 戴默涵; 闫宏伟; 王强; 邓沅; 郭亚茹; 徐卫东
Original assignee: Baotou Rare Earth Research Institute; Ruike Rare Earth Metallurgy and Functional Materials National Engineering Research Center Co Ltd
Current assignee: Baotou Rare Earth Research Institute; Ruike Rare Earth Metallurgy and Functional Materials National Engineering Research Center Co Ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2030-12-22

Abstract

本实用新型公开了一种梯度磁场磁热效应测量装置，包括：磁体、温度传感器、温度调节器、样品杆、样品杆驱动机构、磁体驱动机构、控制器。本实用新型能够在同一台测量装置上测量不同磁场下的磁热效应，还能够测量不同磁场等级间变化的磁热效应值。

Description

梯度磁场磁热效应测量装置

技术领域

本实用新型属于固态制冷技术，具体涉及一种梯度磁场磁热效应测量装置。

背景技术

室温磁制冷是一种固态制冷技术，是一种正在开发中新型制冷技术。随着新材料新技术的发展，最近十几年，室温磁制冷技术开发受到各国普遍重视，并且取得长足进展。该项技术符合当今可持续发展的时代要求，被认为是一种有希望取代传统制冷技术的绿色制冷技术。

磁制冷技术是基于磁热材料的磁热效应实现的。当磁热材料在变化的磁场作用下，会产生温度变化，称为材料的磁热效应。衡量材料磁热性能的参数为等温磁熵变和绝热温变，通常测量方法分为直接测量法和间接测量法；间接测量法通常耗时而且测量成本较高，直接测量法快速方便，测量成本低；直接测量法是使磁热材料在变化磁场作用下，直接测量其绝热温度变化值。

中国专利号200520008166.4公开了一种直接测量装置，该装置只能测量单一磁场下的材料的磁热效应。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种梯度磁场磁热效应测量装置，能够在同一台测量装置上测量不同磁场下的磁热效应，还能够测量不同磁场等级间变化的磁热效应值。

为达到上述目的，本实用新型使用的技术解决方案是：

梯度磁场磁热效应测量装置，包括：磁体、温度传感器、温度调节器、样品杆、样品杆驱动机构、磁体驱动机构、控制器；磁体的磁场为梯度磁场，包括两个梯度磁场副，两个梯度磁场副之间的空间形成变化磁场；磁体驱动机构接收控制器发送的横向位移信号，驱动磁体水平移动，并精确定位到样品所需要的磁场位置；温度传感器用于检测样品的温度信号，并将温度信号发送给控制器；样品杆的前端设置有样品盒，样品杆驱动机构接收控制器发送的纵向移动信号，根据纵向移动信号驱动样品杆的纵向移动；温度调节器接收控制器发送的温度控制信号，根据温度控制信号形成样品的环境温度，满足样品测量所需的起始温度；控制器用于控制温度调节器、样品杆驱动机构、磁体驱动机构，完成设定的磁热效应测量。

进一步，样品杆受样品杆驱动机构驱动，带动样品进出梯度磁场。

进一步，梯度磁场副形成多极梯度的磁场，磁场强度依次从大到小排列。

进一步，温度调节器的导热管盘绕在样品盒外侧，通过导热管形成样品的环境温度。

进一步，两个梯度磁场副之间的间隙空间用于进出样品杆，使样品磁化和退磁，样间隙空间水平放置。

本实用新型技术效果包括：

本实用新型是磁热效应直接测量装置，由多极梯度磁体构成磁场***，能够实现样品在一台装置上测量不同磁场(由有磁场变化为零磁场)下的磁热效应；也可以实现样品在不同磁场等级变化下的磁热效应。

梯度磁体通过一对梯度磁场副形成，形成多种磁场区域空间，由磁体驱动机构驱动可以水平横向精确定位移动，满足样品对不同磁场强度的需要；温度调节器可以调节样品环境温度，满足样品测量所需的起始温度；样品及其上粘贴的温度传感器固定在样品杆组件内，由样品杆驱动机构驱动，可以做纵向进出磁场移动，实现样品磁化和退磁过程来测定样品磁热效应值；温度控制、移动控制及温度采集均由控制器按编制的程序控制，完成磁热效应曲线测量。

附图说明

图1为本实用新型中梯度磁场磁热效应测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型中磁体的结构示意图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图1所示，为本实用新型中梯度磁场磁热效应测量装置的结构示意图；如图2所示，为本实用新型中磁体1的结构示意图。

梯度磁场磁热效应测量装置，包括：磁体1、温度传感器3、温度调节器4、样品杆5、样品杆驱动机构6、磁体驱动机构7、控制器8。

磁体1形成的磁场为梯度磁场，磁体1由上下两个梯度磁场副11构成，梯度磁场副11可以产生多个不同强度的磁场，形成多极梯度的磁场，磁场强度依次从大到小排列，梯度磁场副11可以水平横向移动，由伺服电机精确定位控制。两个梯度磁场副11之间的空间形成变化磁场，两个梯度磁场副11之间的间隙空间为样品2的移动的区间。本优选实施例中，磁体1水平放置，样间隙空间水平放置，梯度磁场副11的水平移动可以满足样品2的不同磁场强度需求。

本实用新型优选实施例中，磁体1为三级梯度磁场，上下梯度磁场副11形成三个磁场区域，图中箭头示意磁力线密度。梯度磁场副11之间的间隙空间可以进出样品杆，使样品2磁化和退磁。梯度磁场副11受磁体驱动机构7驱动可以左右横向移动，并精确定位，满足样品2所需的磁场。

磁体驱动机构7接收控制器8发送的横向位移信号，驱动磁体1左右水平移动，并精确定位到样品2所需要的磁场位置。

温度传感器3粘贴在样品2上。温度传感器3用于检测样品2的温度信号，并将温度信号发送给控制器8。

样品杆5的前端设置有样品盒，样品2固定在样品盒内。样品杆5受样品杆驱动机构6驱动，可以上下纵向移动，带动样品2进出磁场。样品杆驱动机构6接收控制器8发送的纵向移动信号，根据纵向移动信号驱动样品杆5的纵向移动。

温度调节器4接收控制器8发送的温度控制信号，根据温度控制信号形成样品2的环境温度，满足样品测量所需的起始温度(能够设定不同设定温度)。温度调节器4的导热管盘绕在样品盒外侧，温度调节器4可以制冷也可以加热，通过导热管将温度传递到样品2周围，形成样品2的环境温度。

控制器8用于控制温度调节器4、样品杆驱动机构6、磁体驱动机构7，完成设定的整个测量程序。

本实用新型是磁热效应直接测量装置，由多极梯度磁体(梯度磁场副11)构成磁场***，可以实现样品2在一台装置上测量不同磁场(由有磁场变化为零磁场)下的磁热效应；也可以实现样品2在不同磁场等级变化下的磁热效应。当进行磁场由高场到零场(或者由零场到高场)测量时，选择好需要的磁场，精确控制定位，即梯度磁场副11移到位不动，只进行样品2纵向移动进出磁场实现测量。当进行不同磁场等级间磁场变化测量时，样品2移动到磁场中不动，由梯度磁场副11水平横向移动实现测量。

梯度磁场磁热效应测量装置的控制方法，梯度磁体包括一对梯度磁场副组成，通过磁体驱动机构7驱动梯度磁场副11的水平横向定位移动，满足样品2对不同磁场强度的需要；通过样品杆驱动机构6驱动样品杆5做纵向移动，样品杆5带动样品2进出磁场，实现样品2的磁化或者退磁过程，以测定样品2的磁热效应值；通过温度调节器4调节样品2的环境温度，以满足测量样品2的磁热效应值所需的起始温度；温度传感器3检测样品2的温度信号，并将温度信号发送给控制器8；控制器8通过控制磁体驱动机构7、样品杆驱动机构6实现样品2的移动控制，通过控制温度调节器4实现的温度控制，通过温度传感器3实现温度采集，完成样品2的磁热效应值的测量，绘制磁热效应曲线测量。

当测量样品2从有磁场变化到零磁场下的磁热效应时，梯度磁场磁热效应测量装置的控制方法的步骤如下：

步骤11：控制器8发出横向位移信号给磁体驱动机构7，磁体驱动机构7根据横向位移信号控制梯度磁场副11移动到所需的磁场位置并保持不动；

步骤12：控制器8发出纵向移动信号给样品杆驱动机构6，样品杆驱动机构6根据纵向移动信号驱动样品杆5纵向移动，样品杆5将样品2移动到磁体1的磁场中心位置；

步骤13：控制器8发送的温度控制信号给温度调节器4，温度调节器4根据温度控制信号将控制样品2的环境温度到达设定温度，温度传感器3将检测到的设定温度信号发送给控制器8；

步骤14：控制器8发出纵向移出信号给样品杆驱动机构6，样品杆驱动机构6根据纵向移出信号驱动样品杆5纵向移动，样品杆4出磁场，温度传感器3进行温度变化值采集，得到设定温度下样品2的磁热效应值。

当需要测量其它温度下的磁热效应时，重复步骤12～到步骤14。当需要换其它磁场测量磁热效应时，重复步骤11～到步骤14。的步骤。

当测量样品2在不同磁场等级变化(从高磁场变化到低磁场为例)下的磁热效应时，梯度磁场磁热效应测量装置的控制方法的步骤如下：

步骤21：控制器8发出纵向移动信号给样品杆驱动机构6，样品杆驱动机构6驱动样品杆5纵向移动，将样品2移动到磁场中心位置，并保持不动；

步骤22：控制器8发出横向位移信号给磁体驱动机构7，磁体驱动机构7控制梯度磁场副11横向移动到所需的磁场位置；

步骤23：控制器8发出温度控制信号给温度调节器4，温度调节器4控制样品2的环境温度到达所需的设定温度，温度传感器3将检测到的设定温度信号发送给控制器8；

步骤24：控制器8发出横向位移信号给磁体驱动机构7，磁体驱动机构7控制梯度磁场副11左移，样品2所在的磁场由高磁场变到低磁场；温度传感器3进行温度变化值采集，得到设定温度下样品的磁热效应值。

步骤25：控制器8发出横向位移信号给磁体驱动机构7，磁体驱动机构7控制梯度磁场副11右移，样品2所在的磁场由低磁场回到高磁场。

当需要测量其它温度下的磁热效应时，重复步骤22到步骤25；当需要换其它磁场测量磁热效应时重复以上步骤21到步骤26的步骤。

以上是降磁场测量，同理也可以升磁场测量。当测量样品从零磁场变化到有磁场下的磁热效应时，梯度磁场磁热效应测量装置的控制方法的步骤如下：

步骤31：控制器8发出横向位移信号给磁体驱动机构7，磁体驱动机构7根据横向位移信号控制梯度磁场副11移动到所需的磁场位置并保持不动；

步骤32：控制器8发出纵向移出信号给样品杆驱动机构6，样品杆驱动机构6将样品2移动到温度调节器4的中心位置(零磁场)；

步骤33：控制器8发出温度控制信号温度调节器4，温度调节器4控制样品2的环境温度到达所需的设定温度，温度传感器3将检测到的设定温度信号发送给控制器8；

步骤34：控制器8发出纵向移出信号给样品杆驱动机构6，样品杆驱动机构6将样品2移动进入磁场，温度传感器3进行温度变化值采集，得到该设定温度下样品2的磁热效应值。

当需要测量其它温度下的磁热效应时，重复步骤32到步骤34的步骤；当需要换其它磁场测量磁热效应时重复以上步骤31到步骤34的步骤。

当测量样品2在不同磁场等级变化(以从低磁场变化到高磁场为例)下的磁热效应时，梯度磁场磁热效应测量装置的控制方法的步骤如下：

步骤41：控制器8发出纵向移出信号给样品杆驱动机构6，样品杆驱动机构6将样品2移动到磁场中心位置，并保持不动；

步骤42：控制器8发出横向位移信号给磁体驱动机构7，磁体驱动机构7根据横向位移信号控制梯度磁场副11移动到所需的磁场位置；

步骤43：控制器8发出温度控制信号温度调节器4，温度调节器4控制样品2的环境温度到达所需的设定温度，温度传感器3将检测到的设定温度信号发送给控制器8；

步骤44：控制器8发出横向位移信号给磁体驱动机构7，磁体驱动机构7根据横向位移信号控制梯度磁场副11右移，样品2由低磁场位置变化到高磁场；温度传感器3进行温度变化值采集，得到该设定温度下样品2的磁热效应值。

步骤45：控制器8发出横向位移信号给磁体驱动机构7，控制磁体1左移，样品2由高磁场回到低磁场。

当需要测量其它温度下的磁热效应时，重复步骤42到步骤45；当需要换其它磁场测量磁热效应时重复以上步骤41到步骤45的步骤。

本实用新型所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims

1.一种梯度磁场磁热效应测量装置，其特征在于，包括：磁体、温度传感器、温度调节器、样品杆、样品杆驱动机构、磁体驱动机构、控制器；磁体的磁场为梯度磁场，包括两个梯度磁场副，两个梯度磁场副之间的空间形成变化磁场；磁体驱动机构接收控制器发送的横向位移信号，驱动磁体水平移动，并精确定位到样品所需要的磁场位置；温度传感器用于检测样品的温度信号，并将温度信号发送给控制器；样品杆的前端设置有样品盒，样品杆驱动机构接收控制器发送的纵向移动信号，根据纵向移动信号驱动样品杆的纵向移动；温度调节器接收控制器发送的温度控制信号，根据温度控制信号形成样品的环境温度，满足样品测量所需的起始温度；控制器用于控制温度调节器、样品杆驱动机构、磁体驱动机构，完成设定的磁热效应测量。

2.如权利要求1所述的梯度磁场磁热效应测量装置，其特征在于，样品杆受样品杆驱动机构驱动，带动样品进出梯度磁场。

3.如权利要求1所述的梯度磁场磁热效应测量装置，其特征在于，梯度磁场副形成多极梯度的磁场，磁场强度依次从大到小排列。

4.如权利要求1所述的梯度磁场磁热效应测量装置，其特征在于，温度调节器的导热管盘绕在样品盒外侧，通过导热管形成样品的环境温度。

5.如权利要求1所述的梯度磁场磁热效应测量装置，其特征在于，两个梯度磁场副之间的间隙空间用于进出样品杆，使样品磁化和退磁，样间隙空间水平放置。