專利名稱：一種材料磁性綜合測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種材料磁性的綜合測試系統(tǒng)，尤其涉
及集磁天平、磁致伸縮、表面磁光克爾效應(yīng)、振動樣品磁強計于一體的多功能材料磁性測試 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磁天平、磁致伸縮、表面磁光克爾效應(yīng)和振動樣品磁強計都是測量物質(zhì)磁學(xué)性能 的重要手段。磁天平主要在研究分子結(jié)構(gòu)中用古埃法測量順磁和逆磁磁化率，進而求得永 久磁矩和未成對電子數(shù)。磁致伸縮效應(yīng)是指鐵磁體在被外磁場磁化時，其體積和長度將發(fā) 生變化的現(xiàn)象，其長度的變化是人們研究應(yīng)用的主要對象。表面磁光克爾效應(yīng)是利用光的 偏振態(tài)的轉(zhuǎn)變來測量鐵磁物質(zhì)表面的磁學(xué)性質(zhì)，靈敏度可以達到一個原子層厚度。振動樣 品磁強計是一種高靈敏度的磁矩測量儀器，它采用電磁感應(yīng)原理，測量在一組探測線圈中 心以固定頻率和振幅作振動的樣品的磁矩。以上測量手段的最大的共同點在于都必須使用 電磁鐵來產(chǎn)生磁場，為了生成較大的且可變的磁場，電磁鐵必須做得笨重，而且造價昂貴。 若要以這四種測試手段為目的制造或購買四種分立的測試儀器，即相當于需要制造或購置 四臺電磁鐵，而且控制與信號處理系統(tǒng)也分別需要四套設(shè)備，其花費相當之高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、花費省、結(jié)構(gòu)緊湊的材料磁性綜合測試系統(tǒng)， 以克服分立的測試儀器所帶來的高成本和高花費的問題。 本發(fā)明提供的材料磁性綜合測試系統(tǒng)將磁天平、磁致伸縮、表面磁光克爾效應(yīng)和 振動樣品磁強計四種測試儀器融合在一個測試系統(tǒng)當中，共用一臺電磁鐵和一套控制與信 號處理系統(tǒng)，從而大大降低了分別購置多種儀器的費用與測試的成本。 具體而言，電磁鐵采用雙軛形式，軛鐵上開有通光槽，電磁鐵的兩極之間的距離可 調(diào)；將電磁鐵設(shè)置于測試平臺的中間部位，直流電機，起振箱、激光器、起偏器、檢偏器、光探 測器分別設(shè)置于測試平臺的適當位置；控制與信號處理系統(tǒng)和電子天平設(shè)置于測試平臺上 方的支架上；并且，將磁致伸縮樣品架，表面磁光克爾效應(yīng)的樣品架、磁天平的樣品管和振 動樣品磁強計的樣品盒機器探測線圈組設(shè)計成可拆卸式結(jié)構(gòu)，使用時，根據(jù)測試需要選擇 性的安裝于電測鐵的磁極之間。具體結(jié)構(gòu)見圖1 圖5所示。 本發(fā)明中，控制與信號處理系統(tǒng)，包括一個前置放大器、一個運算放大器、一個模 式切換開關(guān)；輸入信號依次經(jīng)過前置放大器、運算放大器后，進入模式切換開關(guān)，模式切換 開關(guān)共有4種測量模式可供選擇磁致伸縮測量、表面磁光克爾效應(yīng)測量、振動樣品磁強計 測量、磁天平測量。見圖6所示。 本發(fā)明設(shè)計電磁鐵的外形結(jié)構(gòu)及測試用減震平臺，使之能夠同時適用于磁天平、 磁致伸縮、表面磁光克爾效應(yīng)和振動樣品磁強計四種測試手段；將磁致伸縮、表面磁光克爾 效應(yīng)的樣品架、磁天平的樣品管與振動樣品磁強計的樣品盒、振動桿、探測線圈組設(shè)計為可
3拆卸式結(jié)構(gòu)，從而能夠在各測試方法間進行切換；適當?shù)卣蟽?yōu)化各測試手段的控制與信
號處理系統(tǒng)，刪去其中重疊的部分，進一步削減成本，簡化信號處理的步驟。 本發(fā)明的有益效果是，將磁天平、磁致伸縮、表面磁光克爾效應(yīng)、振動樣品磁強計
的測試手段合為一體，大幅度降低了最重要的磁性測量儀器的成本，利于在科研單位和企
業(yè)中推廣。


圖1是本發(fā)明的基本構(gòu)造圖。 圖2是本發(fā)明在進行磁天平測試時的局部裝置圖。 圖3是本發(fā)明在進行磁致伸縮測試時的局部裝置圖。 圖4是本發(fā)明在進行表面磁光克爾效應(yīng)測試時的局部裝置圖。 圖5是本發(fā)明在進行振動樣品磁強計測試時的局部裝置圖。 圖6是本發(fā)明控制與信號處理系統(tǒng)的方框圖。 圖中標號l.電磁鐵，2.電磁鐵磁極，3.控制與信號處理系統(tǒng)，4.電子天平，5.直 流電機，6.起振箱，7.激光器，8.起偏器，9.檢偏器，IO.光探測器，ll.連接線，12.磁天平 樣品管，13.磁致伸縮樣品，14.電阻應(yīng)變片，15.磁致伸縮樣品架，16.表面磁光克爾樣品， 17.表面磁光克爾樣品架，18.振動桿，19.振動樣品磁強計樣品盒，20.探測線圈組。
具體實施例方式
在圖1中，電磁鐵1、控制與信號處理系統(tǒng)3、電子天平4、直流電機5、起振箱6、激 光器7、起偏器8、檢偏器9和光探測器10均放置在一個大平臺上，并且電磁鐵磁極2之間 的間隙可調(diào)，在進行任何一種測試或閑置時都無需拆卸。 在圖2中，由電子天平4托盤底部與稱量傳感器相連處引出一連接線11穿過平臺 架子上的孔，樣品管12管口朝上豎直懸掛于連接線11末端，樣品管12底部位于電磁鐵磁 極2間中心位置，將控制與信號處理系統(tǒng)3的模式切換開關(guān)切換到"磁天平"檔，即可進行 磁天平的測試。 在圖3中，磁致伸縮樣品13側(cè)面粘貼電阻應(yīng)變片14，一端固定于磁致伸縮樣品架 15上，并放置在電磁鐵磁極2之間，將控制與信號處理系統(tǒng)3的模式切換開關(guān)切換到"磁致 伸縮"檔，即可進行磁致伸縮的測試。 在圖4中，表面磁光克爾樣品16粘貼在表面磁光克爾樣品架17上并放置在電磁 鐵磁極2之間，激光器7發(fā)射激光經(jīng)過起偏器8，穿過電磁鐵1軛鐵的通光槽照射在表面磁 光克爾樣品16上，反射光經(jīng)過檢偏器9射入光探測器10，將控制與信號處理系統(tǒng)3的模式 切換開關(guān)切換到"表面磁光克爾"檔，即可進行表面磁光克爾效應(yīng)的測試。
在圖5中，振動桿18 —端連接起振箱6，另一端連接振動樣品磁強計樣品盒19，將 直流電機5與起振箱6產(chǎn)生的振動傳遞給振動樣品磁強計樣品盒19內(nèi)的樣品，使振動樣品 磁強計樣品盒19位于電磁鐵磁極2之間磁場的鞍區(qū)內(nèi)，并在其兩側(cè)固定探測線圈組20，將 控制與信號處理系統(tǒng)3的模式切換開關(guān)切換到"振動樣品磁強計"檔，即可進行振動樣品磁 強計的測試。 在圖6中，任何模式下，輸入至控制與信號處理系統(tǒng)3的被測信號均經(jīng)過前置放大器與運算放大器，其輸出則根據(jù)用戶自定的模式切換開關(guān)的檔位而定。其中磁致伸縮和表 面磁光克爾效應(yīng)的輸入信號為直流信號，經(jīng)放大處理后輸出信號依然為直流信號；而振動 樣品磁強計的輸入信號則為交流信號，放大后還須經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換電路變?yōu)橹绷餍盘栞敵觥?電磁鐵磁場由電磁鐵的線圈電流控制器來控制，磁場強度信號通過電磁鐵內(nèi)置的高斯計進 行測量輸出。要注意的是圖中的模式切換開關(guān)部分并未涉及到磁天平，這是因為磁天平所 需的測試數(shù)據(jù)是從電磁鐵內(nèi)置的高斯計與電子天平4的讀數(shù)直接得到的，并不需要經(jīng)過放 大處理，所以模式切換開關(guān)開關(guān)中的"磁天平"檔其實是一空檔位。
權(quán)利要求
一種材料磁性綜合測試系統(tǒng)，包括進行磁天平、磁致伸縮、表面磁光克爾效應(yīng)、振動樣品磁強計的測試，其特征是所有測試部件設(shè)置在同一個平臺上，共用同一塊電磁鐵和同一套控制與信號處理系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料磁性綜合測試系統(tǒng)，其特征是電磁鐵采用雙軛形式，軛鐵上開有通光槽，電磁鐵的兩極之間的距離可調(diào)；電磁鐵設(shè)置于測試平臺的中間部位，直流電機、起振箱、激光器、起偏器、檢偏器、光探測器分別設(shè)置于測試平臺的適當位置；控制與信號處理系統(tǒng)和電子天平設(shè)置于測試平臺上方的支架上；并且，磁致伸縮樣品架，表面磁光克爾效應(yīng)的樣品架、磁天平的樣品管和振動樣品磁強計的樣品盒機器探測線圈組成可拆卸式結(jié)構(gòu)，使用時，根據(jù)測試需要選擇性安裝于電磁鐵的磁極之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料磁性綜合測試系統(tǒng)，其特征是控制與信號處理系統(tǒng)包括一個前置放大器、一個運算放大器、一個模式切換開關(guān)；輸入信號依次經(jīng)過前置放大器、運算放大器后，進入模式切換開關(guān)，模式切換開關(guān)共有4種測量模式可供選擇磁致伸縮測量、表面磁光克爾效應(yīng)測量、振動樣品磁強計測量、磁天平測量。
全文摘要
本發(fā)明屬于磁性測試技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種材料磁性的綜合測試系統(tǒng)。本發(fā)明將磁天平、磁致伸縮、表面磁光克爾效應(yīng)、振動樣品磁強計這四種分立的磁學(xué)測試系統(tǒng)整合為一體，使用同一臺電磁鐵、同一個測試平臺和同一套控制與信號處理系統(tǒng)，并且能夠在四種不同的測試方法間方便地進行切換。本發(fā)明可降低分別購置多種儀器的費用與測試成本，并簡化了信號處理步驟，可廣泛用于各種材料的綜合磁性測試。
文檔編號G01R33/18GK101726711SQ200910201270
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者胡順全, 董俊俊, 鄭源明 申請人:上海復(fù)旦天欣科教儀器有限公司