金属纤维的应力扭转磁阻抗综合测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种应力扭转磁测试装置，特别设及金属纤维的应力扭转控制下的磁 阻抗特性测试装置。
【背景技术】
[0002] 通常，微尺度金属纤维的结构特殊，呈长程无序状态，其拥有良好的几何对称 性、特殊磁畴结构和物理效应（如巨磁阻抗效应）等特点，尤其是拉应力作用或扭转作 用时磁阻抗效应优于薄带和薄膜等类型材料，因此，微尺度金属纤维适合作为微型应力 或扭转传感器用新型敏感材料（参见M. -H.Phan,H. -X.Peng.Giantma即etoimpedance materials；Fundamentalsandapplications.ProgressInMaterialsScience. 2008， 53(2) ;323-420.)。微尺度金属纤维敏感材料在不同拉应力或扭转条件下，其磁阻抗变化 显著（参见K.L.Garcma，J.M.Garcma-Beneytez,R.Valenzuela，A.Zhukov，J.Gonzalez， M.Vazquez.EffectsoftorsiononthemagnetoimpedanceresponseofCoFeBSi amorphouswires.JournalofMagnetismandMagneticMaterials，2001，226-230 ; 721-723.和J.M.Blanco,A.Zhukov，J.Gonzalez.EffectoftensileandtorsiononGMI inamorphouswire.JournalofMagnetismandMagneticMaterials，1999,196-197 ; 377-379.)。同时，不同的应力或扭转条件均将直接影响磁阻抗信号的输出特性，可针对上 述变化选择适当的工作应力或扭转幅度范围，W期满足于高精度的微型应力或扭矩传感器 设计需要。
[0003] 目前，磁阻抗的应力或扭转特性的研究已成为研究热点问题之一，但精确控制金 属纤维应力扭转测试装置研制尚不完善，阻碍了微型应力或扭转等相关传感器的研发和应 用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有测试装置不能直接有效地实现金属纤维应力扭转 条件下阻抗测量的问题，提供一种金属纤维的应力扭转磁阻抗综合测试装置。
[0005] 为实现上述目的，本发明金属纤维的应力扭转磁阻抗综合测试装置包括综合测试 平台及其附配的磁场发生装置，所述综合测试平台连配用于采集所述平台中待测金属纤维 阻抗的四端磁阻抗测试分析系统和磁场校正与监测系统；所述磁场发生装置包括亥姆霍兹 线圈和其配连的直流电源；所述综合测试平台为用于向待测金属纤维施加扭力的无应力扭 转平台或用于向金属纤维施加应力和扭力的应力-扭转联合平台；所述四端磁阻抗测试分 析系统包括阻抗分析仪；所述磁场校正与监测系统包括单轴磁力计及其设置在所述扭转平 台一侧的探头，且探头轴向平行于亥姆霍兹线圈的轴向，其轴线与所述金属纤维高度平行 一致。本发明装置具有简单实用，测试平台便于更换，应力及扭转控制精确，不易造成纤维 断裂和扭折，能够获得特定应力和扭转条件下金属纤维的磁阻抗变化特性的优点。
[0006] 作为优化，所述无应力扭转平台是电木板骨架的左右相对两上伸臂分别周向滑配 位于同一轴线上的左横丝轴和右横丝轴；穿过所述左上伸臂的所述左横丝轴外端固配旋转 螺母、内端固配左侣合金转动体，位于左上伸臂内外侧的内外紧固螺母对所述左横丝轴进 行紧固；穿过所述右上伸臂的所述右横丝轴外端固配旋转螺母、内端固配右侣合金转动体， 位于右上伸臂内外侧的内外紧固螺母对所述右横丝轴进行紧固；所述左右侣合金转动体的 内端面分别通过纤维连接板连接位于所述轴线上的金属纤维；所述左右侣合金转动体的内 端上下面都分别配装连接所述阻抗分析仪的接线端子。
[0007] 作为优化，所述应力-扭转联合平台是电木板骨架有左右相对两上伸臂，穿过所 述左上伸臂的所述左横丝轴外端固配旋转螺母、位于左上伸臂内侧的内紧固螺母对所述左 横丝轴进行紧固，所述左横丝轴内端固配左侣合金转动体；穿过所述右上伸臂的侣合金导 向支撑体的内外端上面和左侣合金转动体内端上下面分别配装连接所述阻抗分析仪的接 线端子；所述侣合金导向支撑体外端面下部通过横向轴架配置有定滑轮，所述侣合金导向 支撑体中部制有横向通孔，所述横向通孔横向滑配有外端露出所述侣合金导向支撑体内端 面的右纤维连接板，所述左侣合金转动体内端面固配左纤维连接板，所述左纤维连接板内 端与右纤维连接板内端之间连接有金属纤维，所述右纤维连接板外端连接的牵引线绕过所 述定滑轮后再向下吊接破码；所述金属纤维和定滑轮与右纤维连接板外端之间的牵引线都 与所述左横丝轴的轴线在同一条直线上。
[000引作为优化，所述纤维连接板为PCB纤维连接板；所述侣合金转动体为横置圆柱体， 所述横置圆柱体的内端上面和下面制有内凹平台，所述接线端子位于内凹平台中部。
[0009] 作为优化，所述电木板骨架是上下平行的上支撑板和下支撑板两端各制有向上伸 出的侧板，所述侧板自所述上支撑板伸出的部分为所述上伸臂。
[0010] 作为优化，所施加的扭转范围参数为；0-6667 2 31rad/m;所述磁力计为磁通口单 轴磁力计。
[0011] 作为优化，所施加的应力范围参数为；0-4200MPa;所述侣合金导向支撑体为横置 的正方柱，所述接线柱位于所述横置的正方柱内外端上面中部，左横丝轴内端与所述左侣 合金金转动体之间配置有内紧固螺母。
[0012] 作为优化，金属纤维直径在20ym-120ym范围内；所述综合测试平台为无磁综合 测试平台。
[0013] 作为优化，是通过调节无应力作用扭转平台4来实现特定扭转条件下的测试；随 后将磁场发生装置放置垂直于地磁场方向，避免地磁场的干扰，并利用磁场校正与监测系 统对其产生的磁场进行调整和校正来达到精确测量目的，同时将磁力计探头沿其轴向固定 于无应力作用扭转平台一侧，再调节直流电源获得不同的外磁场值，通过接线端子输出阻 抗测试系统的信号，从而获得不同扭转和磁场下磁阻抗输出特性。
[0014] 作为优化，是通过调节应力-扭转联合平台5来实现特定应力或应力扭转联合条 件下的测试，增加破码重量来改变不同拉应力作用，同时旋转转动螺母实现精确扭转；随后 将磁场发生装置放置垂直于地磁场方向，避免外部磁场的干扰，并利用磁场校正与监测系 统对其产生的磁场进行调整和校正，同时将磁力计探头沿其轴向固定于应力-扭转联合平 台一侧，再调节恒流电源输出不同的外场值，通过接线端子输出阻抗测试系统的信号，从而 获得不同应力或应力扭转下磁阻抗输出特性。
[0015] 即本发明金属纤维的应力-扭转磁阻抗综合测试装置由四端磁阻抗测试分析系 统、磁场校正与监测系统、磁场发生装置和综合测试平台等组成；四端磁阻抗测试分析系统 包括阻抗分析仪；磁场发生装置包括亥姆霍兹线圈和直流电源等；磁场矫正与监测系统包 括单轴磁力计及其探头。综合测试平台系统包括无应力作用扭转平台和应力-扭转联合平 台等。所述应力扭转综合测试平台系统的无应力作用扭转平台由转动螺母、紧固螺母、侣合 金转动体、PCB纤维连接板、接线端子、电木板骨架和支撑板等组成；应力扭转综合测试平 台系统的应力-扭转联合平台则在上述扭转平台基础上改进，增加应力发生系统，该系统 包括侣合金导向支撑体、滑轮装置和铜质破码等。四端磁阻抗测试分析系统的阻抗分析仪 用于采集不同状态下金属纤维的交流阻抗信号；磁场发生装置采用亥姆霍兹线圈实现；磁 场校正与监测系统采用单轴磁力计实现，其探头设置在与应力扭转测试平台平行的方向， 其高度与金属纤维位置保持一致，且与亥姆霍兹线圈的轴向平行。
[0016] 本发明中的应力扭转综合测试平台系统（无应力作用扭转平台和应力-扭转联合 平台）是实现金属纤维应力-扭转下磁阻抗特性测试的核屯、部分，采用无磁微型测试平台 易于精确控制，提高测试精度。磁通口磁力计组成的磁场校正与监测系统能有效校准外部 磁场，并减小地磁场的影响，提高磁阻抗测试精度。
[0017] 总之，本发明金属纤维的应力扭转磁阻抗综合测试装置是一种应力和扭矩精确控 制下的金属纤维的磁阻抗特性测试装置，是为了解决现有的测试装置操作复杂、不能直接 有效地实现金属纤维应力-扭转条件下阻抗精确测量的问题。它包括应力-扭转综合测试 平台系统、四端磁阻抗测试系统、磁场发生装置和磁场校正与监测系统等。其中，四端磁阻 抗测试系统包括阻抗分析仪；磁场发生装置包括亥姆霍兹线圈和直流电源等；磁场矫正与 监测系统包括单轴磁力计及其探头。应力扭转综合测试平台系统包括无应力作用扭转平台 和应力-扭转联合平台等。前者包括转动螺母、紧固螺母、侣合金转动体、PCB纤维连接板、 接线端子、电木板骨架和支撑板等，后者则在上述扭转平台基础上改进，增加拉应力发生系 统，包括侣合金导向支撑体、滑轮装置和铜质破码等。本发明装置简单实用，应力及扭转控 制精确，两种测试平台便于更换，不易造成纤维突然断裂和扭折。本发明适用于金属纤维在 单独施加扭转或拉应力条件，W及