软磁材料磁性能测量的方法

发布于：2007/4/13 9:27:40 | 709 次阅读

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软磁材料磁性能测量软磁材料品种很多。因使用场合不同，需要测量的参数也十分的复杂；同一参数的测量和方法又很多，是磁性能测量中最为重要的部分。
　　一、直流磁特性的测量
　　软磁材料的支流参数根据材料不同有不同的测试要求。对电工纯铁和硅钢，主要有标准磁场强度下的幅值磁感应强度Bm，例如B5、B10、B20、B50、B100等的测量，以及磁导率μm和矫顽力Hc等。对于坡莫合金和非晶则有初始磁导率μi、磁导率μm、Bs和Br；对于软磁铁氧体材料也是；μi、 μm、Bs和Br等。显然，只要设法在闭路条件下测量出材料的磁特性参数，就可以很好的驾驭材料的使用（部分材料的测量采用开路的方法进行测试）。最常见的几种方法：
　　1、冲击法：对硅钢采用爱坡斯坦方圈、纯铁棒、弱磁材料和非晶条带可以采用螺线管，其他只要能加工成闭路磁环的样品都可以进行测试。测试样品要求进行严格的退磁到中性状态。采用换向直流电源和冲击检流计对每个测试点进行记录，通过计算和在坐标纸上进行Bi、Hi的描绘，得到相应的磁特性参数，在90年代前就得到广泛的使用，生产的仪器有：CC1、CC2和CC4。此类仪器测试方法经典，测试稳定可*，仪器价格比较便宜，维修起来也很容易。缺点是：对测试人员的要求相当高，需要进行逐点测试工作相当繁重，速度慢、脉冲非瞬间时间误差难以克服。
　　2、矫顽力计法：是专门为纯铁棒设计的一种测量方法，只是测量材料的Hcj一个参数。测试市先将样品进行饱和磁化，然后磁场反向。在某磁场下，将抛移线圈或样品从螺线管中拉开，如此时的外接冲击检流计无偏转，此时对应的反向磁场就是样品的Hcj，此测量方法可以很好的对材料的Hcj进行测量，设备投资小，实用，而且对材料的形状没有要求。
　　3、直流磁滞回线仪法：其测试原理与永磁材料的磁滞回线的测量原理一样。主要是在积分器方面需要下更大的努力，有采用光电放大互感器积分、阻容积分、V-f转换积分和电子采样积分等多种形式的。国内设备有上海四表厂的：CL1、CL6-1、CL13；国外设备有横河3257、LDJ的AMH401等，相对比较国外的积分器水平要远远高于国内的水平，B速反馈的控制也很高。此方法测试速度快、结果直观、使用方便。缺点是μi和μm测试数据不准，一般超过20%。
　　4、模拟冲击法：是目前测试软磁直流特性的测试方法，它实质上是人工冲击法的一种计算机模拟方法。此方法是1990年，中国计量科学院与娄底市电子研究所共同研制开发的结晶。产品有：MATS-2000磁性材料测量装置（停产）、NIM-2000D磁性材料测量装置（计量院）和TYU-2000D软磁直流自动测量仪（天宇电子）。此测量方法避免了电路对测量电路的交*干扰，有效的抑制了积分器零点的漂移，同时还具有扫描的测试功能。
　　二、软磁材料交流特性的测量方法
　　测量交流磁滞回线的方法有示波器法、铁磁仪法、采样法、瞬态波形存储法和计算机控制的交流磁化特性测试方法。目前国内测量交流磁滞回线的方法主要是：示波器法和计算机控制的交流磁化特性测试方法。采用波器法的企业主要有：大杰安德、燕秦纳米和珠海格润等；采用计算机控制的交流磁化特性测试方法的企业主要有：中国计量科学院和天宇电子。
　　1、示波器法：
　　测试频率20Hz－1MHz，工作频率宽，设备简单，操作方便。但测试准确度低。测试方法是采用无感电阻采样初级电流接到示波器的X通道，Y通道接入经采用RC积分或密勒积分后的次级电压信号，直接可以从示波器上观察BH曲线。此方法适合同种材料的比对测量，测试速度快，但不能准确的对材料的磁特性参数进行准确测量。另外由于积分常数和饱和磁感没有闭环控制，BH曲线上的对应参数不能代表材料的真实数据，可比较使用。
　　2、铁磁仪法：
　　铁磁仪法也叫矢量计法，如国产的CL2型测量仪。测量频率45Hz－1000Hz。设备结构简单，操作比较方便，但只能记录正常的测试曲线。设计原理采用相敏整流测量电压或电流的瞬时值，以及两者的相位，采用记录仪描绘出材料的BH曲线。Bt=U2au/4f*N2*S，Ht=Umax/l*f*M，这里M为互感量。
　　3、采样法：
　　采样法是利用采样变换电路将高速变化的电压信号进行转换为波形相同但变化速度很慢的电压信号，采用低速AD进行采样。测试数据准确，但测试频率达到20kHz，已经难以适应磁性材料高频测量的要。
　　4、采用算机控制的交流磁化特性测试方法：
　　此方法是充分利用计算机的控制和软件处理能力设计的测量方法，也是以后产品发展的一个有生命力的方向。设计采用计算机与采样回路进行闭环控制，使的整个的测量可以随心所欲。测量条件一旦输入，测量过程就自动完成，控制可以达到自动化。测量的功能也非常强大，几乎可以达到对软磁材料所有参数的准确测量。同时可以对材料的Ps-B曲线和Ps-f曲线，以及磁化曲线进行自动测量，为后续的设计提供详细的参数和指导。此方法目前能进行连续频率测量到500kHz的仪器还只有联众科技，其他企业采用点频测量，测试起来就没有那么方便了。产品的准确度方面，由于国内在此方面的定标机构还不是太完善，一般需要采用岩崎的设备进行比对，功耗方面采用美国的2335进行比较也可以。

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