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专利号: 2016103714360
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:在半径为r的圆柱形待测样品上任意选取相距为L的两个检测点;

步骤2:在两个所述检测点外侧加上高频恒流信号,检测两个所述检测点之间的部分在不同预设应力εi下的高频电压值VHi;

步骤3:根据不同预设应力εi下的高频电压值VHi绘制待测样品的高频电压值VHi随应力εi的变化曲线VHi~εi;

步骤4:获取待测样品上两个所述检测点之间部分在任意未知的应力ε'时的高频电压值VH';

步骤5:在变化曲线VHi~εi中读取所述高频电压值VH'对应应力值ε'。

2.根据权利要求1所述一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法,其特征在于,所述步骤2和步骤3之间还包括步骤21a:步骤21a:在待测样品两端加上低频恒流信号,检测两个所述检测点之间的部分在不同预设应力εi下的低频电压值VLi;

步骤3:根据在不同预设应力εi下的低频电压值VLi和高频电压值VHi计算待测样品的相对电压值V相对1i,并绘制待测样品的相对电压值V相对1i随应力εi的变化曲线V相对1i~εi;

所述步骤4与步骤5之间还包括步骤41a:

步骤41a:获取待测样品上两个所述检测点之间部分在任意未知应力ε'时的低频电压值VL'与高频电压值VH';

步骤5:根据高频电压值VH'与低频电压值VL'计算待测样品在任意未知应力ε'时的相对电压值V相对1',并根据变化曲线V相对1i~εi读取所述相对电压值V相对1'对应的应力值ε'。

3.根据权利要求2所述一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法,其特征在于,所述步骤3中相对电压值V相对1i的具体计算为:将相同预设应力εi下两个所述检测点之间的高频电压值VHi依次除以低频电压值VLi,得到相对电压值V相对1i;所述步骤5中相对电压值V相对1'的具体计算为:将相同未知应力ε'下两个所述检测点之间的高频电压值VH'和低频电压值VL'相除,得到相对电压值V相对1'。

4.根据权利要求1所述一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法,其特征在于,所述步骤2和步骤3之间还包括步骤21b:步骤21b:在待测样品两端加上低频恒流信号,检测两个所述检测点之间的部分在预设应力εmid下的低频电压值VLmid;

其中,预设应力εmid为预设应力范围的中间值;

步骤3:根据低频电压值VLmid和不同应力εi对应的高频电压值VHi计算待测样品的相对电压值V相对2i,并绘制待测样品的相对电压值V相对2i随应力εi的变化曲线V相对2i~εi;

所述步骤4与步骤5之间还包括步骤41b:

步骤41b:获取待测样品上两个所述检测点之间部分在任意未知应力ε'时的高频电压值VH';

步骤5:根据高频电压值VH'与低频电压值VLmid计算待测样品在任意未知应力ε'时的相对电压值V相对2',并根据变化曲线V相对2i~εi读取所述相对电压值V相对2'对应的应力值ε'。

5.根据权利要求4所述一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法,其特征在于,所述步骤3中相对电压值V相对2i的具体计算为:将不同预设应力εi下两个所述检测点之间的高频电压值VHi和预设应力εmid下的低频电压值VLmid依次相除,得到相对电压值V相对2i;

所述步骤5中相对电压值V相对2'的具体计算为:将未知应力ε'下两个所述检测点之间的高频电压值VH'和低频电压值VLmid相除,得到相对电压值V相对2'。

6.根据权利要求2至5任一项所述一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法,其特征在于,所述低频恒流信号的频率范围为0Hz-120Hz;所述高频恒流信号的频率范围为

其中,ρ为待测样品的电阻率,μr为待测样品的平均相对磁导率,r为圆柱形待测样品的半径。

7.一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量系统,其特征在于:包括恒流信号模块、应力施加模块、电参数检测模块和主控制模块;

所述恒流信号模块用于为待测样品两端提供电流有效值恒定的高频或低频恒流信号;

所述应力施加模块用于在待测样品上施加不同的预设应力εi;

所述电参数检测模块用于检测待测样品上两个检测点之间在不同预设应力εi作用下的高频电压值VHi;以及检测待测样品上两个所述检测点之间部分在任意未知的应力ε'时的高频电压值VH';

所述主控制模块用于根据不同预设应力εi下的高频电压值VHi绘制待测样品的高频电压值VHi随应力εi的变化曲线VHi~εi;还用于在变化曲线VHi~εi中读取所述高频电压值VH'对应的应力值ε'。

8.根据权利要求7所述一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量系统,其特征在于,所述电参数检测模块还用于检测两个所述检测点之间的部分在不同预设应力εi下的低频电压值VLi,以及获取待测样品上两个所述检测点之间部分在任意未知应力ε'时的低频电压值VL';

所述主控制模块包括第一曲线绘制单元、第一计算单元和第一MCU;

其中,所述第一曲线绘制单元用于根据待测样品的相对电压值V相对1i绘制待测样品的相对电压值V相对1i随应力ε的变化曲线V相对1i~εi;

所述第一计算单元用于将相同预设应力εi下两个所述检测点之间的高频电压值VHi和低频电压值VLi依次相除,得到相对电压值V相对1i;还用于将相同未知应力ε'下两个所述检测点之间的高频电压值VH'和低频电压值VL'相除,得到相对电压值V相对1';

所述MCU用于根据所述相对电压值V相对1i随应力ε的变化曲线V相对1i~εi读取所述相对电阻值V相对1'对应的应力值ε'。

9.根据权利要求7所述一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量系统,其特征在于,所述电参数检测模块还用于检测两个所述检测点之间的部分在预设应力εmid下的低频电压值VLmid,其中,预设应力εmid为预设应力范围的中间值;还用于检测待测样品上两个所述检测点之间部分在任意未知应力ε'时的低频电压值VL';

所述主控制模块用于根据低频电压值VLmid和不同应力εi对应的高频电压值VHi计算待测样品的相对电压值V相对2i,并绘制待测样品的相对电压值V相对2i随应力ε的变化曲线V相对2i~εi;还用于且计算待测样品的相对电压值V相对2',并读取所述相对电压值V相对2'对应的应力值ε'。

10.根据权利要求9所述一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量系统,其特征在于,所述主控制模块还包括第二曲线绘制单元、第二计算单元和第二MCU;

所述第二计算单元用于将不同预设应力εi下两个所述检测点之间的高频电压值VHi和预设应力εmid下的低频电压值VLmid依次相除,得到相对电压值V相对2i;还用于将相同未知应力ε'下两个所述检测点之间的高频电压值VH'和低频电压值VLmid相除,得到相对电压值V相对2';

所述第二曲线绘制单元用于根据待测样品的相对电压值V相对2i绘制待测样品的相对电压值V相对2i随应力ε的变化曲线V相对2i~ε;

所述第二MCU用于根据所述相对电压值V相对2i随应力εi的变化曲线V相对2i~εi读取所述相对电阻值V相对2'对应的应力值ε'。