新型比磁化系数测定仪的研究范文

《机械杂志》2014年第六期

1磁极头的设计

测量结果的精准与否，与磁场的磁场分布有重要关系。为了减小误差，必须保证待测样品所处的磁场空间为均匀变化的磁场强度，而磁场的非均匀性是由磁极适当的磁场强度、尺寸和形状决定的[4]。Heyding等人研制了一种新型的磁极头，其剖面见图2[5]。通过ANSYS软件的模拟，可以确定该磁极头能够在一定空间内产生均匀变化的磁场强度，即恒定的磁场梯度，其轴向距离为24mm左右，满足测量装置的要求，其模拟结果如图3所示。

2自动测试系统的研制

传统的比磁化系数测定仪其测定结果输出的是待测物所受的磁力，且国内该类装置未能实现自动。为了快速便捷测定目的结果，本研究通过数据采集系统，将采集来的数据通过GPIB总线、单片机89c51、USB直接传入到计算机，通过计算分析直接显示待测样品的比磁化系数和矫顽力。其自动测试系统如图4所示。自动测试系统的各个仪器由GPIB总线连接在一起，GPIB总线以蕊片8255A为转接口链接到单片机89c51上，将单片机89c51接USB接口控制蕊片CH372，通过CH372引出USB传输线链接到PC机上，完成数据从仪表到计算机的传送。

3计算分析软件的编制

针对本测量装置，用VB编制了数据分析程序，程序的功能是：在待测样品的质量为m，玻璃管待测样品在磁场中上端和下端的磁场强度H1、H2，待测样品在玻璃管中的高度是l，加入正向磁场，天平显示是m1，加入反向磁场，天平显示的是m2的情况下，通过分析计算，求出待求待测物的磁性参数物质的比磁化系数γ和矫顽力B。其计算分析原理如下：0fmHGradH式中：m为待测物的质量；H为磁场强度；GradH为磁场梯度；μ0为真空磁导率；f为磁场力。同时：①磁场力f＝m1g，m1为天平显示的质量；②磁场强度H＝(H1＋H2)/2，H1、H2为已知的磁场强度，是通过高斯计测所得的，分别代表玻璃管待测样品在磁场中上端和下端的磁场强度，待测样品在玻璃管中的高度是l；③GradH＝(H1－H2)/l。知道m1，H1、H2，l，计算分析出物质的比磁化系数χ。加入反向磁场，天平显示的是m2．可以得到式中的磁场强度H。H/μ0＝B，B为矫顽力，改程序最终输出要输出的是矫顽力B和比磁化系数χ，该程序软件的界面如图5所示。

4结论

（1）本文所研究的比磁化系数测定仪，采用了新型磁极头，避免了该类传统装置的弊端，所测定的结果更加精确，并且能够同时测定物质的比磁化系数和矫顽力两个物质的磁性参数。（2）本装置完成了GPIB接口到即使即用、方便快捷的USB接口的转化，数据能够快速的由测定装置传输到计算机内，计算机内装有编制好的计算分析软件，使得数据由测定到计算分析到输出结果的自动化、智能化。

作者：张大勇张韶敏张旦单位：北京首矿工程技术有限公司