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《機械雜志》2014年第六期

1磁極頭的設計

測量結果的精準與否，與磁場的磁場分布有重要關系。為了減小誤差，必須保證待測樣品所處的磁場空間為均勻變化的磁場強度，而磁場的非均勻性是由磁極適當的磁場強度、尺寸和形狀決定的[4]。Heyding等人研制了一種新型的磁極頭，其剖面見圖2[5]。通過ANSYS軟件的模擬，可以確定該磁極頭能夠在一定空間內產生均勻變化的磁場強度，即恒定的磁場梯度，其軸向距離為24mm左右，滿足測量裝置的要求，其模擬結果如圖3所示。

2自動測試系統的研制

傳統的比磁化系數測定儀其測定結果輸出的是待測物所受的磁力，且國內該類裝置未能實現自動。為了快速便捷測定目的結果，本研究通過數據采集系統，將采集來的數據通過GPIB總線、單片機89c51、USB直接傳入到計算機，通過計算分析直接顯示待測樣品的比磁化系數和矯頑力。其自動測試系統如圖4所示。自動測試系統的各個儀器由GPIB總線連接在一起，GPIB總線以蕊片8255A為轉接口鏈接到單片機89c51上，將單片機89c51接USB接口控制蕊片CH372，通過CH372引出USB傳輸線鏈接到PC機上，完成數據從儀表到計算機的傳送。

3計算分析軟件的編制

針對本測量裝置，用VB編制了數據分析程序，程序的功能是：在待測樣品的質量為m，玻璃管待測樣品在磁場中上端和下端的磁場強度H1、H2，待測樣品在玻璃管中的高度是l，加入正向磁場，天平顯示是m1，加入反向磁場，天平顯示的是m2的情況下，通過分析計算，求出待求待測物的磁性參數物質的比磁化系數γ和矯頑力B。其計算分析原理如下：0fmHGradH式中：m為待測物的質量；H為磁場強度；GradH為磁場梯度；μ0為真空磁導率；f為磁場力。同時：①磁場力f＝m1g，m1為天平顯示的質量；②磁場強度H＝(H1＋H2)/2，H1、H2為已知的磁場強度，是通過高斯計測所得的，分別代表玻璃管待測樣品在磁場中上端和下端的磁場強度，待測樣品在玻璃管中的高度是l；③GradH＝(H1－H2)/l。知道m1，H1、H2，l，計算分析出物質的比磁化系數χ。加入反向磁場，天平顯示的是m2．可以得到式中的磁場強度H。H/μ0＝B，B為矯頑力，改程序最終輸出要輸出的是矯頑力B和比磁化系數χ，該程序軟件的界面如圖5所示。

4結論

（1）本文所研究的比磁化系數測定儀，采用了新型磁極頭，避免了該類傳統裝置的弊端，所測定的結果更加精確，并且能夠同時測定物質的比磁化系數和矯頑力兩個物質的磁性參數。（2）本裝置完成了GPIB接口到即使即用、方便快捷的USB接口的轉化，數據能夠快速的由測定裝置傳輸到計算機內，計算機內裝有編制好的計算分析軟件，使得數據由測定到計算分析到輸出結果的自動化、智能化。

作者：張大勇張韶敏張旦單位：北京首礦工程技術有限公司