一种用于交流磁化率测试的低温插件

文档序号:681010 发布日期:2021-04-30 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于交流磁化率测试的低温插件 (Low-temperature plug-in for alternating current magnetic susceptibility test ) 是由 王凡 黄社松 刘云 杨威 冯长沙 于 2020-12-17 设计创作,主要内容包括:一种用于交流磁化率测试的低温插件,包括接线盒、样品管、样品杆和保护罩,其特征在于:所述接线盒、样品管、保护罩均为能够容纳样品杆的中空结构,且自上而下依次连接;所述保护罩中设置有线圈组,所述线圈组包括激励线圈和次级线圈,所述激励线圈和次级线圈分别缠绕于两个线圈固定器上,构成同心筒状结构,且所述激励线圈位于所述次级线圈的外层;所述接线盒外壁上设置有电学接头,用于经由电学引线连接所述线圈组。基于本发明的技术方案,简化了低温插件的制作过程和维护更换成本,同时减小误差,测试结果准确。(The utility model provides a low temperature plug-in components for exchanging magnetic susceptibility test, includes terminal box, sample cell, sample pole and safety cover, its characterized in that: the junction box, the sample tube and the protective cover are all hollow structures capable of accommodating the sample rod and are sequentially connected from top to bottom; the protective cover is internally provided with a coil group, the coil group comprises an excitation coil and a secondary coil, the excitation coil and the secondary coil are respectively wound on the two coil holders to form a concentric cylindrical structure, and the excitation coil is positioned on the outer layer of the secondary coil; and the outer wall of the junction box is provided with an electrical connector which is used for connecting the coil assembly through an electrical lead. Based on the technical scheme of the invention, the manufacturing process and the maintenance and replacement cost of the low-temperature plug-in are simplified, meanwhile, the error is reduced, and the test result is accurate.)

一种用于交流磁化率测试的低温插件

技术领域

本发明涉及低温样品测试技术领域,更具体地,涉及一种用于交流磁化率测试的低温插件。

背景技术

目前,交流磁化率作为一种重要的物性测量手段已经在凝聚态物理学中得到了广泛应用。尤其是当交流磁化率用于表征样品磁性信息时,具有准确的表征特性。交流磁化率是指磁化曲线的斜率,是磁化强度与磁场强度的微分形式dM/dH,是通过在大的直流磁场下叠加的小的交流微扰,而测量出待测材料对微扰的响应。通常,在对超导材料、磁性材料等物质进行测量时,会考虑材料交流磁化率特性随温度的变化,并在此基础上获取磁性材料的相变转变温度。通过交流磁化率对待测材料进行测量,能够尽量减小测量过程中对材料性质造成的影响,同时测量过程扰动微小,可以在多种外部条件下进行实施,有效地获得材料在不同条件下的多种相图,以对材料特性进行更好的理解。

现有技术中,通常使用交流磁化率测试插件对待测样品进行测试。测试插件中的激励线圈会在电流源的激励作用下产生变化的磁场,并据此影响位于激励线圈内部的待测样品的磁化强度,使得待测样品的磁场强度发生变化,从而在次级线圈中产生感生电动势。通过对感生电动势进行测量,可以得到材料的磁化强度和磁化率。然而,现有技术中的交流磁化率测试插件,其线圈组中的激励线圈和次级线圈通常绕制在同一线圈固定器上,制作过程复杂,更换和维护困难。另外,负载待测样品的样品杆在移动过程中容易发生形变,造成样品晃动,从而影响次级线圈产生的感生电动势。

因此,亟需一种新的用于交流磁化率测试的低温插件。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足,本发明的目的在于,提供一种用于交流磁化率测试的低温插件,通过单独绕制激励线圈和次级线圈简化了制作过程和维护更换成本。

本发明采用如下的技术方案。一种用于交流磁化率测试的低温插件,包括接线盒1、样品管8、样品杆9和保护罩10,其中,接线盒1、样品管8、保护罩10均为能够容纳样品杆9的中空结构,且自上而下依次连接;保护罩10中设置有线圈组13,线圈组13包括激励线圈14和次级线圈,激励线圈14和次级线圈分别缠绕于两个线圈固定器上,构成同心筒状结构,且激励线圈14位于次级线圈的外层;接线盒1外壁上设置有电学接头4,用于经由电学引线17连接线圈组13。

优选地,次级线圈中包括第一次级线圈15和第二次级线圈16,第一次级线圈15和第二次级线圈16采用一根导线反向对称绕制。

优选地,第一次级线圈15和第二次级线圈16的缠绕匝数和每匝线圈间距相同;并且,线圈固定器为G10材质。

优选地,电学接头为电源插头或PC端转接头。

优选地,接线盒1顶部设置有带盖的样品入口2,接线盒1内部设置有线性位移操作器3,用于固定样品杆9的顶部,样品杆9底部装载待测样品,并基于控制软件的操作控制带动样品杆9移动或定位。

优选地,线性位移操作器3通过电学引线17分别与电源插头和PC端转接头连接,PC端转接头与内置有控制软件的PC端设备相连接。

优选地,样品管8为高抛光不锈钢材质,样品杆9为石墨纤维制成的实心柱状杆。

优选地,样品杆9上部等间距地设置有多个防热辐射挡板7,防热辐射挡板7为高抛光不锈钢材质的圆片。

优选地,保护罩10包括同心筒状结构的保护罩外层11和保护罩内层12,保护罩外层11为G10材质,保护罩内层12为蓝宝石材料。

优选地,保护罩10内层底部设置有温度计18和加热器19,温度计18和加热器19分别通过电学引线17和电学接头4与控温仪连接;加热器19为电阻型加热器;温度计18为低温温度计,其温度曲线与磁场无关;

优选地,温度计18的电学引线17为磷青铜线,加热器19的电学引线17为纯铜线,线圈组的电学引线17为柔性微波同轴电缆。

本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明中一种用于交流磁化率测试的低温插件,通过单独绕制激励线圈和次级线圈简化了制作过程和维护更换成本。

本发明的有益效果还包括:

1、设置两个反向绕制的次级线圈,并将样品分别放置于两个次级线圈的同等位置分别测试,消除了由于制造过程中次级线圈产生的感生电动势与设计预想不一致而造成的系统误差。

2、使用特殊材质制造样品杆、保护罩和电学引线,以从防止样品晃动、防止环境干扰等各个方面减少了样品测量过程中的系统误差。

3、通过内置温度计、加热器,外置控温仪对样品的测试温度进行控制,从而保证样品在恒温的环境中进行测试。

附图说明

图1为本发明一种用于交流磁化率测试的低温插件的整体结构主视图;

图2为本发明一种用于交流磁化率测试的低温插件中保护罩的抛视图。

附图标记:

1-接线盒

2-样品入口

3-线性位移操作器

4-电学接头1

5-电学接头2

6-电学接头3

7-防热辐射挡板

8-样品管

9-样品杆

10-保护罩

11-保护罩外层

12-保护罩内层

13-线圈组

14-激励线圈

15-第一次级线圈

16-第二次级线圈

17-电学引线

18-温度计

19-加热器

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本申请的保护范围。

图1为本发明一种用于交流磁化率测试的低温插件的整体结构主视图。图2为本发明一种用于交流磁化率测试的低温插件中保护罩的抛视图。如图1与图2所示,一种用于交流磁化率测试的低温插件,包括接线盒1、样品管8、样品杆9和保护罩10。

接线盒1、样品管8、保护罩10均为能够容纳样品杆9的中空结构,且自上而下依次连接。保护罩10中设置有线圈组13,线圈组13包括激励线圈14和次级线圈15和16,激励线圈14和次级线圈15和16分别缠绕于两个线圈固定器上,构成同心筒状结构,且激励线圈14位于次级线圈15和16的外层。接线盒1外壁上设置有电学接头4,用于经由电学引线17连接线圈组13。

本发明一实施例中,样品位于样品杆9的底部,样品杆的上部位于接线盒1中,保护罩10内部的激励线圈14由电流源驱动产生磁场,使得样品具有磁学特性,从而引发次级线圈15和16产生感生电动势,经由电学引线17及外部测试装置测得感生电动势。通过对感生电动势数据的解析,可以得到测试样品的属性。

由于线圈组13中激励线圈14和次级线圈15或16采用单独绕制再组合的方法,能够使得线圈以及低温插件的制作方法简单,更换与维护方便。

优选地,次级线圈中包括第一次级线圈15和第二次级线圈16,第一次级线圈15和第二次级线圈16采用一根导线反向对称绕制。通常,可以采用同一根导线在一个线圈固定器上分为两个部分进行绕制,并且,两个部分的绕向相反。由于两个次级线圈的绕向相反,同时,可以采用样品二位置的测试方法,这使得样品可以分别在两个次级线圈的对应位置中进行测试,并分别准确地获得两个次级线圈生成的感应电动势,从而消除了系统误差。

优选地,第一次级线圈15和第二次级线圈16的缠绕匝数和每匝线圈间距相同;并且,线圈固定器为G10材质。

G10材质是一种由玻璃纤维布与环氧数脂所合成的复合材料,不具有磁性,不会在样品测试过程中产生干扰磁场。并且,该材料不易形变,不易被水气、液体渗透,具备有绝缘、耐酸碱的特性,密度小,重量轻。因此,由G10材质制成的线圈固定器易于维护和保存,使用寿命长,测量准确度高。

优选地,电学接头4-6可以为电源插头或PC端转接头。电学接头4-6不仅可以与线圈组中的各个线圈通过电学导线17相连接,同时可以与该测试插件内部或外部的其他电设备进行连接。例如,当插件内部设置有线性位移操作器、温度计、加热器等设备,外部设置有控温仪、PC设备时,都可以将上述设备通过电学接头与之连接。另外,为了实现不同的功能,例如供电、控制操作器工作等不同的功能,需要设置不同的电学插头,例如电源插头或PC端转接头,以使得电学接头与各类元件相匹配。

优选地,接线盒1顶部设置有带盖的样品入口2,用于将样品杆9插入样品管内部。当低温插件开始工作时,可以首先将低温插件插入至已有的低温设备的样品腔中,并对低温插件进行固定。然而,将样品装载至样品杆9底部,打开接线盒1顶部的样品入口2的盖子,将样品杆9插入至样品管8中。当样品杆顶端固定于线性位移操作器上后,可以拧紧样品入口2的盖子。

接线盒1内部设置有线性位移操作器3,用于固定样品杆9的顶部,样品杆9底部装载待测样品,并基于控制软件的操作控制带动样品杆9移动或定位。线性位移操作器3通过电学引线17分别与电源插头和PC端转接头连接,PC端转接头与内置有控制软件的PC端设备相连接。

值得说明的是,线性位移操作器3内设置有控制器和编码器,可以通过控制软件控制自身的线性位移。通过电源插头为线性位移操作器接通插拔式电源线,从而为线性位移操作器3供电。通过PC端转接头为线性位移操作器3接入PC端设备。PC端设备可以内置有控制软件,控制软件控制线性位移操作器3进行线性位移或者处于固定状态。通常,在控制软件的控制下,线性位移操作器3会带动操作杆9在样品管8、保护罩10和线圈组13的同心轴向方向上进行快速、精准的移动和定位,从而使得测量插件的测量结果更加准确,测量过程更加迅速。

优选地,样品管8为高抛光的不锈钢材质,高抛光不锈钢的导热性能相对较差,能够有效减少环境温度对测试插件引起的热漏,避免样品端的温度过高。样品杆9为石墨纤维制成的实心柱状杆。石墨纤维具有轻质无形变的特点,用作样品杆可以准确轻易地将待测样品置于测量位置,而不会在移动杆的过程中造成待测样品的晃动,从而能够稳定无误地测量出次级线圈产生的电动势。

优选地,样品杆9上部等间距地设置有多个防热辐射挡板7,防热辐射挡板7为高抛光不锈钢材质的圆片,该放热辐射挡板7可以用于减少来自样品管顶部的热辐射,并限制样品管所在环境中的空气对流,以使得样品获得尽可能低的温度。电学引线17热锚在样品管8上。

优选地,保护罩10包括同心筒状结构的保护罩外层11和保护罩内层12,保护罩外层11为G10材质,保护罩内层12为蓝宝石材料。

保护罩由两层不同材质的同心筒状结构组成,能够给待测样品提供无磁、温度均匀的样品环境。保护罩外层为G10材质,无磁性,内层材质为蓝宝石,具有优良的导热能力,为样品提供等温区。

优选地,保护罩10内层底部设置有温度计18和加热器19,温度计18和加热器19分别通过电学引线17和电学接头4与设置于插件外部的控温仪连接。其中,温度计用于实时监测样品附近区域温度,由温度计生成的温度曲线与磁场无关。加热器19可以为电阻型加热器,可以用于对样品进行不同程度的加热。另外,加热器19还可以配合温度计18与控温仪对样品进行控温和变温。

在样品测试的过程开始之前,可以先开启外置的控温仪并设定样品的温度。当通过温度计测量得到样品的温度达到设定温度并稳定一端时间后,即可开始进行测试。

另外,还可以利用控温仪将样品置于不同温度中,通过对不同温度下次级线圈的感生电动势的测量,能够得到不同温度所对应的样品的交流磁化率曲线。

优选地,温度计18的电学引线17为磷青铜线,加热器19的电学引线17为纯铜线,线圈组的电学引线17可以为金色柔性微波同轴电缆。

本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明中一种用于交流磁化率测试的低温插件,通过单独绕制激励线圈和次级线圈简化了制作过程和维护更换成本。

本发明的有益效果还包括:

1、设置两个反向绕制的次级线圈,并将样品分别放置于两个次级线圈的同等位置分别测试,消除了由于制造过程中次级线圈产生的感生电动势与设计预想不一致而造成的系统误差。

2、使用特殊材质制造样品杆、保护罩和电学引线,以从防止样品晃动、防止环境干扰等各个方面减少了样品测量过程中的系统误差。

3、通过内置温度计、加热器,外置控温仪对样品的测试温度进行控制,从而保证样品在恒温的环境中进行测试。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施示例仅为本发明的优选实施方案,详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神,而并非对本发明保护范围的限制,相反,任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

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