基于Labview的脉冲漏磁检测系统的研究

研究了一种脉冲信号激励的漏磁检测系统;利用USB数据采集卡I/O口输出脉冲方波信号经过功率放大环节生成激励信号,通过数据采集卡触发采样功能实现检测信号的同步采样;基于Labview软件搭建了漏磁检测虚拟仪器平台,实现了漏磁检测信号的采集、调理、储存、回放和分析功能;通过实验对加工有宽度为2 mm深度分别为2 mm、5 mm、10 mm的3个裂纹缺陷的钢样本进行检测,应用霍尔传感器检测漏磁场信号;检测信号经过调理和采集,在电脑中实时显示漏磁信号随时间的变化波形;通过分析回放采样信号的峰值和峰值到达时间评估缺陷的位置和深度;实验结果表明缺陷深度越大采样信号的峰值越大,峰值到达时间越长。     

金属磁记忆效应的第一性原理计算与实验研究

为研究铁磁材料应力集中区域金属磁记忆信号的产生机理及其变化规律, 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法, 建立了磁记忆效应的磁力学模型; 计算分析了力与磁记忆自发漏磁信号的定量变化关系. 研究结果表明:力作用导致晶格畸变是磁记忆自发漏磁信号产生的根本原因; 常温下, 磁记忆信号随应力近似线性变化的规律与X70钢管水压爆破实验结果具有很好的一致性. 研究结果有助于金属磁记忆检测机理的研究. 关键词： 金属磁记忆 第一性原理 漏磁信号     

表面缺陷的方向性对漏磁场分布的影响

由于漏磁检测(MFL)具有操作简单、成本低廉、信号稳定等特点,已被广泛应用于铁磁材料的无损检测.在MFL领域,实现缺陷评估的关键是对漏磁信号与缺陷几何特征之间的关系进行准确描述.本文建立了一个任意方向的表面缺陷漏磁场分布的三维数学模型.首先,将表面缺陷近似为一个有限长的矩形槽来进行描述;然后,从理论上分析了不同缺陷方向下槽壁磁荷密度的变化规律;最后,通过矢量合成得到了有向缺陷的漏磁场分布.开展了仿真和实验,对缺陷在不同磁化方向下的漏磁场分布进行了分析.实验结果表明,缺陷的MFL分布与方向性密切相关.随着与磁化方向夹角增大,缺陷漏磁场水平分量亦增加,单峰性也越突出;但垂直分量却随夹角的增大而呈现双峰分布.所建模型能有效地描述缺陷的方向性对漏磁场分布影响,对优化MFL检测器设计和提高缺陷评估质量有实际指导意义.     

Si-Al2O3复合薄膜的室温铁磁性

在Si-Al₂O₃复合薄膜中观察到室温铁磁性.Si的体积百分比为15 %的Si-Al₂O₃复合薄膜的磁性最强.Si的含量影响样品的磁有序,在样品中观察到了明显的磁畴.在不同气氛下,对样品进行快速热退火.退火样品的磁性测试结果的差别表明氧空位不是样品铁磁性的主要来源.我们认为铁磁性来源于Si与Al₂O₃基质界面之间的缺陷的磁耦合.改变Si的含量可以改变缺陷密度,从而控制铁磁耦合强度. 关键词： 2O₃薄膜')" href="#">Al₂O₃薄膜 室温铁磁性 掺杂 交换相互作用     

Sm2Fe14.5Cu0.5Ca2Cx快淬带的磁力显微镜研究

用磁力显微镜研究了Sm₂Fe_14.5Cu_0.5Ca₂C_x快淬带退火后的微结构与磁畴结构.从实验所得的形貌图和磁力图发现晶粒尺寸在25—55nm之间,磁畴尺寸为200—400nm,磁畴尺寸远大于晶粒尺寸.磁畴跨越许多晶粒,即出现交换作用畴结构.对磁力图的强度谱密度、最大相位移和粗糙度的分析表明,这些量与材料的内禀磁性（如H_A）有一定的关联. 关键词：     

磁记忆检测的力磁耦合型磁偶极子理论及解析解

磁偶极子理论在缺陷漏磁场解释中被成功广泛使用.由于磁荷密度等参数不易定量,磁偶极子理论在应用中常常进行归一化处理,被认为不适用于对应力相关的磁记忆信号做量化分析.本文通过建立力磁耦合型磁偶极子理论模型,以适用于分析磁记忆检测中应力对磁信号的影响.基于铁磁学理论确定应力和磁场联合作用下的等效场强度,基于弱磁化状态的一阶近似,获得了各向同性铁磁材料微弱环境磁场下的应力磁化解析解.结合磁信号二维问题中矩形和V形磁荷分布假定,建立了光滑与破坏试件表面磁信号、矩形和V形表面缺陷所诱导磁信号的力磁耦合型磁偶极子理论分析模型,并获得其解析解.基于力磁耦合型磁偶极子理论的解析解,对拉伸实验中试件破坏前后的信号差异、矩形和V形表面缺陷诱导磁信号,以及磁信号的影响因素和规律等进行了详细分析.理论研究表明,基于本文理论模型的解析解可实现对磁记忆检测中的一些基本实验现象和规律的解释.     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金的本构参数辨识方法研究

建立了一种简便的、适用于磁畴模型应用的Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金本构参数辨识方法. 针对Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金磁畴模型中本构参数不明确且直接实验测试困难的问题, 提出了一种数值计算与实验测试相结合的参数辨识方法. 采用坐标变换与绘制自由能等势曲线相结合的方法, 简化了载荷作用下Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金内磁畴角度偏转的数值计算, 研究了合金磁畴角度偏转模型的参数依赖性. 在此基础上, 结合简单的实验测试, 建立了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金各向异性常数K₁ 和K₂、能量分布因子ω、晶轴取向分布的辨识及修正方法. 该方法能够简单、快速地完成Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金磁畴模型中本构参数的辨识, 对完善磁致伸缩材料磁畴偏转的数值计算模型非常有意义. 理论分析可为类磁致伸缩材料磁机耦合模型的建立、完善, 以及材料本构参数的辨识、获取提供参考.     

FeCo基磁芯螺线管巨磁阻抗效应与磁芯长度关系的研究

研究了Fe₃₆Co₃₆Nb₄Si_4.8B_19.2合金薄带为磁芯的螺线管(FeCo基磁芯螺线管)的巨磁阻抗效应与磁芯长度之间的关系.研究结果表明,磁芯长度是影响FeCo基磁芯螺线管巨磁阻抗效应的重要因素.当磁芯长度小于螺线管长度时,磁芯螺线管巨磁阻抗的最大值(ΔZ/Z)_max与磁芯长度呈线性关系,其线性相关系数可以根据电磁学理论推导得到;当磁芯的长度大于螺线管的长度时,由于漏磁作用,(ΔZ/Z)_max与磁芯长度的关系偏离了线性关系,(ΔZ/Z)_max与磁芯长度的关系曲线中有一个极值点,(ΔZ/Z)_max在极值点达到最大.磁芯螺线管巨磁阻抗效应曲线的尖刺部分高度(ΔZ/Z)_T与磁芯长度的关系也有类似的极值点,(ΔZ/Z)_T在极值点达到最大值.磁芯螺线管巨磁阻抗效应曲线的尖刺部分对弱磁场敏感,受磁芯退磁场的影响明显,磁芯的退磁场与磁芯长度呈负指数关系. 关键词： 磁芯螺线管 FeCo基合金薄带 巨磁阻抗效应 磁芯长度     

利用扫描透射X射线显微镜观测磁涡旋结构

利用上海光源软X射线谱学显微光束线站(STXM)并结合X射线的磁圆二色效应, 我们对方形、圆形和三角形的Ni₈₀Fe₂₀薄膜微结构中的磁涡旋结构进行了定量实验观测, 并利用同步辐射光源的元素分辨特性, 分别在Fe和Ni的L₃吸收边对涡旋磁结构进行了观测. 我们还对磁涡旋中磁矩的分布进行了定量分析, 发现实验结果与微磁学模拟结果完全符合.     

基于面磁荷密度的金属磁记忆检测正演模型

磁偶极子理论在金属磁记忆检测正演分析中得到了广泛应用,但是现有模型中的磁荷密度多为假设值,且假设磁荷在缺陷断面或应力集中区域呈均匀分布或线性分布,无法实现磁记忆信号的准确定量分析.针对上述问题,本文在结合力磁耦合理论、磁荷理论和有限元方法基础上,将试件离散为有限多个微小单元,假设单元内部磁特征参数分布均匀,建立了单元应力、磁化强度与磁荷密度之间的关系,构建了能够考虑应力不均匀分布对磁荷密度分布影响的金属磁记忆检测正演模型.与实验结果对比发现,本文建立模型无论是定性还是定量上都能很好预测磁记忆信号变化规律;在此基础上,对比了应力集中和宏观裂纹表面磁场分布的差异,并以裂纹缺陷为例,详细讨论了裂纹缺陷尺寸参数对磁记忆信号及其特征参量的影响规律.理论分析表明,本文模型可为定量分析磁记忆检测过程中缺陷附近磁场变化规律提供新的理论模型.     

激光超声检测带过渡圆角平板表面缺陷的数值研究

为了研究激光激发出的超声波在带过渡圆角的金属平板上的传播规律和检测表面缺陷的方法,采用有限元法模拟了该类平板中的激光超声现象,分析了表面波在圆角区域的传播规律和与表面缺陷的作用过程。数值结果表明:激光激发出纵波、横波和Rayleigh波等,其中Rayleigh波主要存在于表面mm量级,并且在过渡圆角处发生模式转换生成了直达波R′和模式转换波R_R等多种表面波;经过过渡区域后的声波在表面缺陷处发生了反射和透射现象,通过B扫图可以检测缺陷的位置。随着缺陷深度的增加,表面波的透射系数不断减小,且透射波R_t和R_st存在0.5 μs左右的到达时间差,该时间差与缺陷深度近似成线性正相关。数值结果为激光超声检测带过渡圆角的平板表面缺陷提供了有价值的参考。     

X射线吸收谱对Ga0.946Mn0.054As薄膜中缺陷的研究

采用低温分子束外延法(LT-MBE)制备出Ga_0.946Mn_0.054As稀磁半导体(DMS)薄膜.通过X射线吸收谱(XAS)研究影响Ga_0.946Mn_0.054As薄膜性质的主要缺陷Mn间隙原子(Mn_I)和As反位原子(As_Ga).实验结果表明,在较低生长温度(T_S=200℃)下Ga_0.946Mn_{0.054 关键词： 0.946}Mn_0.054As稀磁半导体')" href="#">Ga_0.946Mn_0.054As稀磁半导体 X射线吸收谱 As反位缺陷 Mn间隙原子     

介质中双缺陷电荷对碳纳米管场效应晶体管量子输运特性的影响

用非平衡格林函数理论和紧束缚模型近似计算长沟道弹道输运p型碳纳米管场效应管中电流强度.研究当场效应管介质（SiO₂）中存在两个带电缺陷时，载流子散射所引起的电流强度减小和栅极阈值电压偏移量与缺陷位置的关系.介质中两个缺陷所带电荷Q₁=Q₂=+e（-e为电子电荷），都靠近源极或者都靠近漏极，或者一个电荷靠近源极另一个电荷靠近漏极.在工作状态下，所引起的电流强度相对减小比介质中只存在单个正电荷Q=+e且靠近源极（或漏极）时所引起的电流强度相对减小大得多.如果两个正电荷都在沟道中央附近，随着两个电荷的轴向距离减小，栅极阈值电压偏移的绝对值明显增加.栅极阈值电压偏移可达到-0.35 V.     

金属间化合物DyMn2Ge2的自发磁相变和场诱导的磁相变

在10—800K的温度范围内用X射线衍射方法测量了DyMn₂Ge₂化合物的晶格常数与温度的变化关系,观察到高温时DyMn₂Ge₂由顺磁状态到反铁磁状态的自发磁相变伴随着晶格常数a的负的磁弹性异常现象.在4.2K—200K的温度范围内测量了DyMn₂Ge₂的交流磁化率.在交换相互作用的分子场模型近似下,从理论上分析讨论了DyMn₂Ge₂的低温自发磁相变和场诱导的磁相变.计算了DyMn₂Ge₂单晶的磁化强度与温度的变化关系以及不同温度下外磁场沿晶轴c方向时的磁化曲线.理论分析和计算结果表明,温度低于33K时在DyMn₂Ge₂中观察到的场诱导的一级磁相变为由亚铁磁状态(Fi)到中间态(IS)相变. 关键词： 稀土-过渡族金属间化合物 磁结构 磁相变     

SmCo5矫顽力与相变研究

用正电子湮没技术、1000kV超高压电子显微镜结合磁测量研究了SmCo₅永磁合金在回火中相析出和矫顽力机制。得出:从SmCo₅析出的Sm₂Co₁₇相本身不是反磁化形核中心,析出的Sm₂Co₁₇相中存在的某些多缺陷区域可以具有很低的磁各向异性,从而成为反磁化形核中心,使内禀矫顽力下降。实验中发现:SmCo₅从25℃到900℃回火,750℃出现最大磁不可逆损失。各种近邻Sm³⁺分布的中心Sm³⁺的磁各向异性随温度变化,越接近Sm₂Co₁₇结构,Sm³⁺为负磁各向异性的可能性越大。 关键词：     

电流焦耳热调控反转型垂直(Co/Pt)n/Co/IrMn纳米多层膜结构的交换偏置效应研究

交换偏置效应影响磁敏传感器中的关键性能参数.在外加磁场辅助下,本文提出一种电流产生的焦耳热调控交换偏置效应的研究方法.通过该方法,系统调控了反转型垂直纳米多层膜结构(Co/Pt)_n/Co/IrMn(简称垂直多层膜结构,n+1是Co层周期数)的面内交换偏置效应,不仅连续改变了交换偏置场H_eb大小,而且实现了H_eb的翻转.在垂直多层膜结构中,如果固定外加磁场H_p(脉冲电流I_DC)后连续改变I_DC(H_p)的大小可以连续调控H_eb的数值;如果固定H_p(I_DC)后同时改变I_DC(H_p)的大小和方向,则在较大I_DC时可实现H_eb的翻转.结果表明,该方法可以用来原位调控磁敏传感器的线性磁场范围和灵敏度等关键性能参数,对磁敏传感器的优化研究具有重要的借鉴意义.     

磁瓦表面缺陷的机器视觉检测方法

为了提高磁瓦表面缺陷在线检测准确率并降低检测时间,提出一种基于机器视觉的检测方法。离线训练时,对经过Gabor小波处理后的子图进行融合并提取纹理特征,使用改进的Relief算法提取与类别相关性强的特征子集,并去除冗余特征。为降低缺陷磁瓦的漏检率,先进行偏向性分类处理,再采用最小二乘支持向量机进行分类预测。实验表明,整体预测准确率96.89%,缺陷磁瓦分类准确率达到99.09%,且在线预测时间减少了近1/4,只需67.4ms。     

真空退火对周期性界面掺杂Ni80Co20薄膜磁性的影响

用磁控溅射方法制备了两个具有不同Fe层厚度的［Ni₈₀Co₂₀(L)/Fe(t_Fe)］_N多层膜系列样品,其中t_Fe=0.1和2nm.研究了两个系列样品的磁及输运性质随Ni₈₀Co₂₀层厚度L的变化关系.在退火态［Ni₈₀Co₂₀(L)/Fe(0.1nm)］_N系列样品中,发现各向异性磁电阻( 关键词： 多层膜 各向异性磁电阻 界面效应 退火     

H2O2氧化法制备Fe3O4纳米颗粒及与共沉淀法制备该样品的比较

在近中性条件下，利用H₂Ｏ₂氧化Fe(OH)2胶体成功制备了Fe₃ Ｏ₄纳米颗粒.分别利用透射电镜(TEM)，x射线衍射仪(XRD)，振动样品磁强计(VSM)和超导量子干涉仪（SQUI D）对样品的形貌，结构，宏观磁性进行了表征和测量.TEM图像表明样品为球形颗粒，直径 大小约18nm，且分布较均匀.XRD结果表明样品为立方尖晶石结构.穆斯堡尔谱测量表明样品 室温下对应两套六线谱，样品的晶体结构存在缺陷，内磁场略小于块体Fe₃Ｏ4的值. 宏观磁测量表明样品的饱和磁化强度可达67×10^-3A·m²/g，在20 K出现了Verw ey转变.选择该法制备的Fe₃Ｏ₄纳米颗粒与共沉淀法得到的样品作 了磁性比较.宏观磁 测量表明共沉淀法制备的样品在外磁场为1T时仍未饱和，磁化强度仅为46×10^-3A·m²/g，在178K出现了超顺磁转变温度，且在测量温度范围内没有发现Verwe y转变. 关键词： 亚铁磁 超顺磁 穆斯堡尔谱     

TbyDy1-y(Fe1-xTx)2(T=Al,Mn)的磁致伸缩与内禀磁致伸缩特性

用直拉单晶生长系统制备Tb_yDy_1-x(Fe_1-xT_x)₂(T=Al,Mn)单晶,并测量其磁致伸缩.用电弧炉合成多晶Tb_yDy_1-y(Fe_1-xT_x)₂(T=Al,Mn),并用X射线衍射方法测量拟合得到内禀磁致伸缩.结果表明,Al和Mn替代后饱和磁场降低,说明Al和Mn的替代明显地降低了各向异性能.随Al和Mn替代量的增加,总的趋势是材料的内禀磁致伸缩λ₁₁₁降低.对Tb_0.5Dy_0.5(Fe_0.9Mn_0.1)₂单晶,在不加压情况下的磁致伸缩效果并不明显,但当施加压力时,磁致伸缩变化显著,尤其在12—26MPa压力下,磁致伸缩变化很大,且低场效果很好. 关键词：