磁性材料測量

1、上一頁下一頁返 回l5.1 若干基礎(chǔ)知識l5.2 空間磁場、磁通的測量空間磁場、磁通的測量 l5.3 磁性材料的測量上一頁下一頁返 回l5.1.1 磁性材料的靜態(tài)特性l5.1.2 磁性材料的動態(tài)特性l5.1.3 磁學(xué)量的度量單位磁學(xué)量的度量單位 上一頁下一頁返 回l 靜態(tài)磁性特性是指在材料恒定或非常低頻的交變磁場的靜態(tài)磁性特性是指在材料恒定或非常低頻的交變磁場的作用下的特性。作用下的特性。l 磁性材料的靜態(tài)特性包括以下三方面：磁化曲線及其非磁性材料的靜態(tài)特性包括以下三方面：磁化曲線及其非線性，磁滯現(xiàn)象與靜態(tài)磁化曲線，磁導(dǎo)率線性，磁滯現(xiàn)象與靜態(tài)磁化曲線，磁導(dǎo)率 (1)磁化曲線及其非線性磁化曲線及

2、其非線性: 圖5.1.1 磁化曲線的非線性磁性材料在外磁場H的作用下，將產(chǎn)生磁通密度B。上一頁下一頁返 回圖5.1.2 磁性材料的磁化特性曲線 (a)軟磁材料的磁滯回線族和基本磁化曲線 (b)硬磁材料的磁滯回線及次環(huán)磁通密度B與磁場強度H之間為非單值函數(shù)。即B的值不僅與相應(yīng)的H有關(guān)，還與材料以前的磁化狀態(tài)有關(guān)。主要是因為磁性材料具有滯后效應(yīng)和粘滯性。磁滯回線所包容的面積代表一個激磁循環(huán)所產(chǎn)生的磁滯損耗。各環(huán)與B正向軸的交點稱為剩磁，與H負向軸的交點稱為矯頑力。軟磁材料的剩磁和矯頑力較小，回線很窄，磁滯損耗小。上一頁下一頁返 回l 軟磁材料以不同的最大磁場強度軟磁材料以不同的最大磁場強度H H1

3、max1max,H,H2max2max,對它反復(fù)磁對它反復(fù)磁化，可獲得一簇大小不等的穩(wěn)定磁滯回線，連接各個回化，可獲得一簇大小不等的穩(wěn)定磁滯回線，連接各個回路第一象限頂點所得的曲線稱為基本磁化曲線，與前述路第一象限頂點所得的曲線稱為基本磁化曲線，與前述的磁化曲線接近。對一般直流磁器件設(shè)計，大多以基本的磁化曲線接近。對一般直流磁器件設(shè)計，大多以基本磁化曲線為依據(jù)。磁化曲線為依據(jù)。l 硬磁材料有較大的硬磁材料有較大的HcHc和適當(dāng)?shù)暮瓦m當(dāng)?shù)腂rBr，在無外激勵的情況下，在無外激勵的情況下，自身也能提供一定的自身也能提供一定的B B值，具有較寬的磁滯回線；磁滯回值，具有較寬的磁滯回線；磁滯回線的第線

4、的第2 2象限部分，如磁化曲線反向達到回線上的象限部分，如磁化曲線反向達到回線上的a a點，點，又將又將H H調(diào)回到零，隨后又重新反向達到調(diào)回到零，隨后又重新反向達到a a點，將形成很窄點，將形成很窄的局部回線，稱次環(huán)。為保證工作穩(wěn)定可靠，硬磁材料的局部回線，稱次環(huán)。為保證工作穩(wěn)定可靠，硬磁材料在使用時一般工作在次環(huán)上。在使用時一般工作在次環(huán)上。上一頁下一頁返 回(3)磁導(dǎo)率:圖5.1.3 軟磁材料的磁導(dǎo)率曲線對于圖5.1.2(a)中基本磁化曲線在接近H=0處的磁導(dǎo)率為:定義：,BBHH或0limiHBH稱為初始磁導(dǎo)率。上一頁下一頁返 回l 磁性材料的動態(tài)特性包括以下幾個方面：磁性材料的動態(tài)特

5、性包括以下幾個方面：(1)動態(tài)磁化曲線動態(tài)磁化曲線 指工作在工頻以上交變磁場中的磁性材料的指工作在工頻以上交變磁場中的磁性材料的B-H曲線。曲線。(2)動態(tài)磁滯回線動態(tài)磁滯回線 當(dāng)磁性材料處于交變磁場中，除磁滯損耗外，還產(chǎn)生當(dāng)磁性材料處于交變磁場中，除磁滯損耗外，還產(chǎn)生渦流損耗，其動態(tài)磁滯回線較靜態(tài)磁滯回線要寬。渦流損耗，其動態(tài)磁滯回線較靜態(tài)磁滯回線要寬。(3)動態(tài)磁導(dǎo)率動態(tài)磁導(dǎo)率 對于不同的磁化條件，可以有不同的磁導(dǎo)率定義。對于不同的磁化條件，可以有不同的磁導(dǎo)率定義。對于交流幅值磁導(dǎo)率定義為：對于交流幅值磁導(dǎo)率定義為：mmmHB上一頁下一頁返 回111/cosHB112/sinHB粘性磁導(dǎo)率

6、:其中，彈性磁導(dǎo)率:111BjeBB111HjeHH11BH復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率 :211111jeHBHBj上一頁下一頁返 回l 絕對電磁單位制，國際單位制絕對電磁單位制，國際單位制l 兩種單位制中的單位名稱、符號和換算關(guān)系：兩種單位制中的單位名稱、符號和換算關(guān)系： 表5.1.1 磁學(xué)量的度量單位上一頁下一頁返 回l5.2.1 基于電磁感應(yīng)原理的測量方法l5.2.2 用磁通門磁強計測量磁場l5.2.3 用霍爾效應(yīng)測量磁場l5.2.4 用核磁共振法測量磁場上一頁下一頁返 回l 穿過測量線圈的磁通：穿過測量線圈的磁通： tmsin 圖5.2.1 用感應(yīng)法測量磁通的原理上一頁下一頁返 回l 被測磁

7、場的磁感應(yīng)強度的幅值為：被測磁場的磁感應(yīng)強度的幅值為：l 磁通幅值：磁通幅值：l 磁場的幅值：磁場的幅值： tNdtdNdtdemcos USNSBmm20mmBH UNm2U為感應(yīng)電勢的有效值 上一頁下一頁返 回l 為了保證測量的準確性，測量線圈的平面應(yīng)與被為了保證測量的準確性，測量線圈的平面應(yīng)與被測磁場方向垂直測磁場方向垂直l 測量脈沖感應(yīng)電動勢的方法有沖擊法和磁通表法測量脈沖感應(yīng)電動勢的方法有沖擊法和磁通表法兩種。兩種。上一頁下一頁返 回圖5.2.2 用沖擊法測量直流磁通G為沖擊檢流計，N為測量線圈匝數(shù)。改變穿過測量線圈磁通方法：（1）如果被測的直流磁場是由通電線圈產(chǎn)生的，切斷線圈電流或

8、者突然改變線圈電流的方向，使線圈磁通變化 （2）如果被測磁通是永久磁鐵或地磁場產(chǎn)生的，可以把測量線圈從磁場中迅速移到磁場為零的地方；或者把線圈原地轉(zhuǎn)動1802或上一頁下一頁返 回l 對上式積分得：對上式積分得：l 因為因為t=tt=t1 1和和t=tt=t2 2時，磁通均停止變化時，磁通均停止變化 l 磁通停止變化時：磁通停止變化時：l 脈沖電量：脈沖電量： a am m為沖擊檢流計第為沖擊檢流計第1 1次最大偏轉(zhuǎn)角。次最大偏轉(zhuǎn)角。l 磁通變化量為：磁通變化量為：dtdiLiRdtdNedtdtdiLidtRdtdtdNtttttt212121RQN)(12mqCQmqNRC12R為沖擊檢流計

9、的電阻和測量線圈電阻之和。Cq為沖擊檢流計的電量沖擊常數(shù)上一頁下一頁返 回l 磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B為：為：l 磁場強度磁場強度H為：為：qRCCSBSBH00C上一頁下一頁返 回l 磁感應(yīng)強度：磁感應(yīng)強度： l 磁場強度：磁場強度： mNSCB2mNSCH02所示。的電路如圖測量3 . 2 . 5C上一頁下一頁返 回圖5.2.3 測量磁通沖擊常數(shù)的電路測量前，開關(guān)K1、K3閉合，K2投向任一側(cè)（如1），K4投向1側(cè)，調(diào)節(jié)電阻RP，改變互感器的初級電流，使其達到一個合適的值I。調(diào)整好電流后，打開開關(guān)K3 ，準備測量，測量操作是迅速把K2由1投向2側(cè)，互感器中初級電流由I變?yōu)?I。上一頁下一頁返

10、 回l 在互感線圈中：在互感線圈中： IMdtdiMdtd2又因 mC 所以IMCm2上一頁下一頁返 回l 開關(guān)投向位置開關(guān)投向位置2 2 時：時：l 阻尼因數(shù)：阻尼因數(shù)：l 感應(yīng)電勢和電路參數(shù)有如下關(guān)系：感應(yīng)電勢和電路參數(shù)有如下關(guān)系： 其中其中l(wèi) 磁通表的運動方程為：磁通表的運動方程為：nhgRRRRnhgRRRR)2/(0JWPdtdiLiRedtdNdtdiRLReiidtdPdtdJ0022上一頁下一頁返 回dtdiRLRei21 ttdtdtdiLdtdNRdtdtdiLeRdtdtdPdtdtdJtttttttt)()(2121212100022上一頁下一頁返 回l把初始條件代入積

11、分式得：把初始條件代入積分式得： )dt/d(Ne21212121000ttttttttitRNRPdtdJ)()(120120NRPNCNRP100上一頁下一頁返 回l 被測的磁通被測的磁通 值為：值為：l 被測磁場的磁感應(yīng)強度為：被測磁場的磁感應(yīng)強度為： l 被測磁場的磁場強度為：被測磁場的磁場強度為：00/RPCCN1CNSSB10BH 上一頁下一頁返 回圖5.2.4 用磁通表測量磁通的示意圖 值由儀表給出，不需要測量，其值與回路電阻有關(guān)，因此，磁通表對回路的電阻值有要求，要求測量線圈的內(nèi)阻不大于8歐姆，這就限制了測量線圈的匝數(shù)和線徑。C上一頁下一頁返 回 原理：是利用高磁導(dǎo)率的鐵心在交

12、流勵磁下調(diào)制鐵心中的直流磁場分量，并將直流磁場轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷狠敵龆M行測量的儀器。 特點：靈敏度高、簡單、可靠，體積可以做的很小。磁通門磁強計由探頭和測量線路兩部分組成。上一頁下一頁返 回l 磁通門磁強計的探頭結(jié)構(gòu)：磁通門磁強計的探頭結(jié)構(gòu)： 圖5.2.5 磁通門磁強計的探頭結(jié)構(gòu) 探頭實際上是磁傳感器，由高磁導(dǎo)率、低矯頑力的軟磁材料制成，其上繞有勵磁線圈N1和測量線圈N2。 N1中流有三角波恒流源勵磁電流i1，電流i1足夠大，使鐵心充分飽和。上一頁下一頁返 回l 如圖如圖5.2.65.2.6（a a），設(shè)鐵心有折線型磁特性，鐵心中的直流），設(shè)鐵心有折線型磁特性，鐵心中的直流磁場磁場H H0 0=

13、0.=0.l 在圖在圖(b)(b)中三角波勵磁磁場中三角波勵磁磁場H H作用下，鐵心中磁感應(yīng)強度是作用下，鐵心中磁感應(yīng)強度是對稱的梯形波（如圖對稱的梯形波（如圖c c），對稱的梯形波上升沿或下降沿在），對稱的梯形波上升沿或下降沿在測量線圈中感應(yīng)電動勢測量線圈中感應(yīng)電動勢e es s是對稱的方波（如圖是對稱的方波（如圖d d），圖中），圖中T T1 1=T=T2 2，進行諧波分析只有奇次諧波，沒有偶次諧波。，進行諧波分析只有奇次諧波，沒有偶次諧波。l 如把探頭放入待測的直流磁場如把探頭放入待測的直流磁場H H0 0中，鐵心中除有交流磁場中，鐵心中除有交流磁場外，還有直流磁場外，還有直流磁場H H

14、0 0，合成勵磁磁場為，合成勵磁磁場為H(H(如圖如圖b b）。）。l 在交流磁場與直流磁場相同的半周內(nèi)，鐵心提前進入飽和在交流磁場與直流磁場相同的半周內(nèi)，鐵心提前進入飽和區(qū)，滯后退出飽和區(qū)；在交流磁場與直流磁場相反的半周區(qū)，滯后退出飽和區(qū)；在交流磁場與直流磁場相反的半周內(nèi)，鐵心滯后進入飽和區(qū)，提前退出飽和區(qū)；鐵心中磁感內(nèi)，鐵心滯后進入飽和區(qū)，提前退出飽和區(qū)；鐵心中磁感應(yīng)強度應(yīng)強度BB是不對稱的梯形波（如圖是不對稱的梯形波（如圖e e）。在測量線圈中的）。在測量線圈中的感應(yīng)電動勢也是不對稱的方波（如圖感應(yīng)電動勢也是不對稱的方波（如圖f)f)，則，則T T1 1TTT2 2 。進行諧波分析既有奇

15、次。進行諧波分析既有奇次諧波，也有偶次諧波。偶次諧波的大小和相位分別反映諧波，也有偶次諧波。偶次諧波的大小和相位分別反映了直流磁場的幅值和方向，測量出測量線圈中的偶次諧了直流磁場的幅值和方向，測量出測量線圈中的偶次諧波的大小和相位，即可測得直流磁場的大小和方向。波的大小和相位，即可測得直流磁場的大小和方向。上一頁下一頁返 回圖5.2.6 磁通門磁強計探頭的工作原理圖上一頁下一頁返 回圖5.2.7 磁通門磁強計的傳感器(a)雙心式 (b)環(huán)心式1鐵心 2勵磁繞組 3檢測線圈 i勵磁電流 次級感應(yīng)電勢圖5.2.5探頭測量線圈中感應(yīng)電動勢既有奇次諧波，也有偶次諧波，基波幅值遠大于二次諧波幅值，從較大

16、的基波中檢測出二次諧波困難，單鐵心探頭使用價值不大。實用的是圖5.2.7雙鐵心結(jié)構(gòu)的探頭。上一頁下一頁返 回l 鐵心上繞有勵磁線圈鐵心上繞有勵磁線圈2 2，通以一定波形的交流電流，通以一定波形的交流電流i i，產(chǎn)，產(chǎn)生交變磁場使鐵心反復(fù)磁化到飽和。生交變磁場使鐵心反復(fù)磁化到飽和。l 在鐵心的外部繞有檢測線圈在鐵心的外部繞有檢測線圈3 3，傳感器沒有直流繞組，鐵，傳感器沒有直流繞組，鐵心中的直流磁通正是由待測磁場沿傳感器的軸向分量所心中的直流磁通正是由待測磁場沿傳感器的軸向分量所產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。l 由于鐵心和繞組對于軸線是對稱的，并且勵磁繞組的繞由于鐵心和繞組對于軸線是對稱的，并且勵磁繞組的繞向

17、使交流勵磁磁場在鐵心兩部分中產(chǎn)生的磁通大小相等，向使交流勵磁磁場在鐵心兩部分中產(chǎn)生的磁通大小相等，方向相反。方向相反。l 當(dāng)軸向直流磁場當(dāng)軸向直流磁場H H0 0=0=0時，兩部分的磁通在任何時刻都合時，兩部分的磁通在任何時刻都合成為零。成為零。l 當(dāng)當(dāng)H H0 000時，上述磁通含有偶次諧波分量。任一時刻，交時，上述磁通含有偶次諧波分量。任一時刻，交流勵磁磁場和待測磁場在兩部分的鐵心中，一為同向，流勵磁磁場和待測磁場在兩部分的鐵心中，一為同向，一為反向，故兩部分的磁通的偶次諧波是疊加的，在檢一為反向，故兩部分的磁通的偶次諧波是疊加的，在檢測線圈的兩端有相應(yīng)的感應(yīng)電動勢輸出。測線圈的兩端有相應(yīng)

18、的感應(yīng)電動勢輸出。上一頁下一頁返 回圖5.2.8 磁通門磁強計原理電路方框圖勵磁電流為一頻率和幅值較為穩(wěn)定的振蕩器，振蕩頻率為f0，所含的二次諧波分量很小，勵磁電源經(jīng)勵磁繞組將鐵心反復(fù)磁化至飽和當(dāng)沿傳感器軸向的待測磁場H0不為零，檢測繞組就有偶次諧波電壓輸出，經(jīng)濾波網(wǎng)絡(luò)送選頻放大器。在測量線路中加入低通濾波器，是為了消除噪聲和防止諧振。選頻放大器僅對頻率為2f0的信號有放大作用，放大后的輸出電壓送相敏檢波器。上一頁下一頁返 回 根據(jù)相敏檢波器輸出電壓的極性可以鑒別待測磁場的方向。 相敏檢波器輸出為直流電壓，經(jīng)放大后送測量儀和記錄儀，輸出的大小正比于磁場H0。 地磁場補償電路是一個可調(diào)的恒流源，

19、它的電流流經(jīng)補償繞組在鐵心中產(chǎn)生直流磁通，抵消地磁在待測磁場方向上的分量。上一頁下一頁返 回l 用霍爾效應(yīng)測量磁場：用霍爾效應(yīng)測量磁場：圖5.2.9 用霍爾效應(yīng)測量磁場l霍爾效應(yīng)：是指運動著的電荷在磁場中受力的一種效應(yīng)。上一頁下一頁返 回l半導(dǎo)體內(nèi)載流子的速度半導(dǎo)體內(nèi)載流子的速度v為為:l載流子在磁場內(nèi)所受的電磁力為載流子在磁場內(nèi)所受的電磁力為:l電場力為：電場力為：l呈現(xiàn)出電壓：呈現(xiàn)出電壓： NqabIv BqvF EqBqv NqbBEaUH上一頁下一頁返 回l 在實際應(yīng)用中，為了使在實際應(yīng)用中，為了使B B與與U UH H間有線性關(guān)系，電流間有線性關(guān)系，電流I I由恒由恒流源供電。流源供

20、電。l 由于由于U UH H較小，需經(jīng)放大后測量，為了放大方便，希望較小，需經(jīng)放大后測量，為了放大方便，希望U UH H為交流。為交流。l 測量直流磁場時，用交流電流供電，這時霍爾電動勢為測量直流磁場時，用交流電流供電，這時霍爾電動勢為交流。交流。l 測量交流磁場時，用直流恒流，這時霍爾電動勢為交流。測量交流磁場時，用直流恒流，這時霍爾電動勢為交流。上一頁下一頁返 回圖5.2.10 CT3型特斯拉計原理框圖是用霍爾效應(yīng)測量磁感應(yīng)強度的儀器；測量直流磁場由振蕩器產(chǎn)生的交流信號經(jīng)功率放大器提供電流；測量交流磁場，電流由直流電池組提供，用開關(guān)S切換。上一頁下一頁返 回l 核磁共振：核磁共振： 在電磁

21、波的作用下，原子核在外磁場中的磁能級在電磁波的作用下，原子核在外磁場中的磁能級之間的共振躍進現(xiàn)象稱為：核磁共振之間的共振躍進現(xiàn)象稱為：核磁共振”。l 特點：特點：（1）測量范圍約為）測量范圍約為1 2T （2）準確度：可達）準確度：可達 （3）只能在均勻磁場中使用。）只能在均勻磁場中使用。510210上一頁下一頁返 回l5.3.1 軟磁材料靜態(tài)特性的測量l5.3.2軟磁材料動態(tài)特性的測量軟磁材料動態(tài)特性的測量l5.3.3 軟磁材料損耗的測量磁性材料的性能主要表現(xiàn)在它的磁化曲線和磁滯回線上。測量磁性材料的性能主要通過測量磁化曲線和磁滯回線取得。測量磁滯回線需注意2個問題： （1）材料的磁性能與工

22、作條件有關(guān)，測量磁性能應(yīng)使材 料工作在實際的條件下進行測定； （2）磁材料需要取出樣品測量，要求樣品內(nèi)有一個均勻磁場。上一頁下一頁返 回l1. 磁性材料樣品磁性材料樣品常用的樣品有閉合磁路樣品和棒狀開路樣品常用的樣品有閉合磁路樣品和棒狀開路樣品l2. 用沖擊法測量環(huán)狀樣品的磁特性用沖擊法測量環(huán)狀樣品的磁特性(1)測量前的準備工作測量前的準備工作(2)測量基本磁化曲線測量基本磁化曲線(3)測量磁滯回線測量磁滯回線 上一頁下一頁返 回樣品中的磁勢為： INHLF閉合磁路樣品有方形和圓形兩種，以閉合磁路樣品有方形和圓形兩種，以環(huán)形樣品漏磁較少而應(yīng)用較多。環(huán)形樣品漏磁較少而應(yīng)用較多。圖5.3.1 環(huán)形

23、閉合磁樣品磁場強度H： 2 rINHN為繞有勵磁線圈的匝數(shù)，L為樣品的磁路長度，r表示磁路周長的平均半徑。上一頁下一頁返 回81內(nèi)外內(nèi)外RRRR圖5.3.2 雙磁軛磁導(dǎo)計1、6勵磁線圈 2、5磁軛 3測B線圈 4樣品 7樣品表面線圈棒狀開路樣品磁路不閉棒狀開路樣品磁路不閉合，為了測定樣品內(nèi)磁場，合，為了測定樣品內(nèi)磁場，應(yīng)對其磁化，應(yīng)用磁導(dǎo)計應(yīng)對其磁化，應(yīng)用磁導(dǎo)計能夠?qū)悠吩阼F磁材料構(gòu)能夠?qū)悠吩阼F磁材料構(gòu)成的閉合磁路中磁化，構(gòu)成的閉合磁路中磁化，構(gòu)成閉合回路的好處是提高成閉合回路的好處是提高了樣品磁化的均勻度。了樣品磁化的均勻度。一種常用的結(jié)構(gòu)。 上一頁下一頁返 回l 測量的原理電路測量的原理

24、電路: 圖5.3.3 沖擊法測量環(huán)狀樣品直流特性的電路l原理：原理：2 rINH上一頁下一頁返 回N1是均勻繞在樣品上的勵磁線圈，通過開關(guān)是均勻繞在樣品上的勵磁線圈，通過開關(guān)K2和和K由由電源電源E供電；供電；R1，R2可調(diào)節(jié)供電回路中電流，并由電流表可調(diào)節(jié)供電回路中電流，并由電流表A讀出；讀出；測量基本磁化曲線時，不用電阻測量基本磁化曲線時，不用電阻R1，K1閉合，僅在測閉合，僅在測量磁滯回線時使用；量磁滯回線時使用；N2是測量線圈，是測量線圈，G是沖擊檢流計，是沖擊檢流計，R3與與R4用來調(diào)節(jié)檢用來調(diào)節(jié)檢流計外電路電阻，以便檢流計工作在最佳運動狀態(tài)，流計外電路電阻，以便檢流計工作在最佳運動

25、狀態(tài)，以及得到適當(dāng)?shù)撵`敏度；以及得到適當(dāng)?shù)撵`敏度；電阻電阻Rh與線圈與線圈N2的內(nèi)阻的內(nèi)阻Rh相等，在測量檢流計的沖相等，在測量檢流計的沖擊常數(shù)時，用擊常數(shù)時，用Rh代替代替Rh；M是標(biāo)準互感器，其初級用開關(guān)與是標(biāo)準互感器，其初級用開關(guān)與S2與電源與電源E接通，接通，次級接在樣品的測量回路里。次級接在樣品的測量回路里。上一頁下一頁返 回l 測量應(yīng)該在樣品中的磁場強度測量應(yīng)該在樣品中的磁場強度H=0H=0的情況下開始，一般情的情況下開始，一般情況下，初始狀態(tài)況下，初始狀態(tài)H0H0，所以測量前必須給樣品退磁；，所以測量前必須給樣品退磁；l 退磁的方法有交流和直流兩種；退磁的方法有交流和直流兩種；l

26、 直流退磁時，先把開關(guān)直流退磁時，先把開關(guān)K K1 1、K K3 3短路，短路，K K4 4任意，任意，K K2 2投向投向2 2側(cè)，側(cè)，K K任意（如接向任意（如接向1 1側(cè)）；側(cè)）；l 直流去磁：調(diào)節(jié)電阻直流去磁：調(diào)節(jié)電阻R R2 2，把回路中的電流，把回路中的電流I I調(diào)到等于磁性調(diào)到等于磁性材料充分飽和時的電流材料充分飽和時的電流I Im m；逐漸緩慢地增大電阻；逐漸緩慢地增大電阻R R2 2，使，使磁化電流逐漸地減小，與此同時，不斷地用開關(guān)磁化電流逐漸地減小，與此同時，不斷地用開關(guān)K K給電流給電流換向，電流減小到最小值時斷開開關(guān)換向，電流減小到最小值時斷開開關(guān)K K，使樣品勵磁線圈

27、，使樣品勵磁線圈中的電流為零；完成去磁操作。中的電流為零；完成去磁操作。上一頁下一頁返 回l 交流去磁：把圖中直流電源交流去磁：把圖中直流電源E E換成交流換成交流50Hz50Hz的電源，去磁的電源，去磁的辦法是漸漸增大的辦法是漸漸增大R R2 2，把勵磁電流減小到零。與直流不，把勵磁電流減小到零。與直流不同的是，同的是，K K可以放任意位置，在去磁過程中不需改變它的可以放任意位置，在去磁過程中不需改變它的位置。交流去磁操作不要太快，需位置。交流去磁操作不要太快，需2-32-3分鐘。分鐘。l 去磁后的樣品不能立刻測量，需要穩(wěn)定一段時間。去磁后的樣品不能立刻測量，需要穩(wěn)定一段時間。l 測量前另一

28、項準備工作是測定沖擊檢流計在該具體電流測量前另一項準備工作是測定沖擊檢流計在該具體電流中的磁通沖擊常數(shù)。中的磁通沖擊常數(shù)。 去磁后把開關(guān)去磁后把開關(guān)K K2 2投向投向1 1側(cè)，側(cè)，K K任意，設(shè)在任意，設(shè)在1 1側(cè)；側(cè)；K K1 1、K K3 3短路，短路，K K4 4投投向向2 2側(cè)，調(diào)節(jié)電阻側(cè)，調(diào)節(jié)電阻R R2 2，得到某一電流，得到某一電流I I值，由電流表得出此數(shù)值。值，由電流表得出此數(shù)值。上一頁下一頁返 回l 初級線圈中的電流變化值為初級線圈中的電流變化值為:l 次級線圈中磁通的變化量次級線圈中磁通的變化量: R為回路的總電阻，為回路的總電阻，Cq為沖擊檢流計的電量沖擊常數(shù)。為沖擊

29、檢流計的電量沖擊常數(shù)。l 沖擊檢流計的磁通沖擊常數(shù)等于沖擊檢流計的磁通沖擊常數(shù)等于: 注意：讀出檢流計最大偏轉(zhuǎn)角后，開關(guān)注意：讀出檢流計最大偏轉(zhuǎn)角后，開關(guān)S3立刻短路；測立刻短路；測量好磁通沖擊常數(shù)后，回路的總電阻不允許再變。量好磁通沖擊常數(shù)后，回路的總電阻不允許再變。I2I1 mqRCIM12mmqIMIMRCC21上一頁下一頁返 回l 基本磁化曲線基本磁化曲線: 測量磁化曲線首先要測測量磁化曲線首先要測出磁滯回線頂點縱坐標(biāo)出磁滯回線頂點縱坐標(biāo)對應(yīng)的磁感應(yīng)強度對應(yīng)的磁感應(yīng)強度B值，值，其橫坐標(biāo)對應(yīng)的磁場強其橫坐標(biāo)對應(yīng)的磁場強度度H值用磁化電流值用磁化電流I計算計算得到。得到。圖5.3.4 基

30、本磁化曲線測量示意圖上一頁下一頁返 回l 測量從實驗條件下所能測出的最小磁場測量從實驗條件下所能測出的最小磁場H0開始，開始，先將先將K3、K1短路，短路，K4投向投向1側(cè)，側(cè)，K2投向投向2側(cè)，側(cè)，K任意（如任意（如1側(cè)），調(diào)節(jié)電阻側(cè)），調(diào)節(jié)電阻R2，使電流，使電流I=I0，對，對應(yīng)樣品中磁場強度應(yīng)樣品中磁場強度H0為：為：lNIH100上一頁下一頁返 回l 樣品中的磁通變化量為樣品中的磁通變化量為:l 樣品中的磁感應(yīng)強度為樣品中的磁感應(yīng)強度為: 由此可得到磁化曲線上的由此可得到磁化曲線上的A0點。同理，可以得到點。同理，可以得到A1、A2等點。等點。 20002NCSB2002SNCB上一

31、頁下一頁返 回l沖擊法測量磁滯回線沖擊法測量磁滯回線: 圖5.3.5 沖擊法測量磁滯回線實際中往往要求測量磁性材料的最大磁滯回線，測量方法是從Am點開始。在測量基本磁化曲線后開始測量磁滯回線最方便，不必退磁。磁滯回線的上升部分與下降部分相對原點是對稱的，因此，只需要測出下降部分曲線，上升部分可以對稱畫出。上一頁下一頁返 回l 將將K K1 1、K K3 3短路，短路，K K2 2置于置于2 2側(cè)，側(cè)，K K4 4置于置于1 1側(cè)，側(cè)，K K置于置于1 1側(cè)，調(diào)節(jié)側(cè)，調(diào)節(jié)電阻電阻R R2 2，使電流，使電流I=II=Im m，此時，樣品中的磁場強度，此時，樣品中的磁場強度B=BB=Bm m,H=

32、H,H=Hm m, ,是曲線上的是曲線上的A A點；點；l 固定電阻固定電阻R R2 2，在測量磁滯回線過程中不再改變；，在測量磁滯回線過程中不再改變；l 斷開斷開K K1 1，調(diào)節(jié)電阻，調(diào)節(jié)電阻R R1 1，使電流由，使電流由I Im m下降到下降到I I1 1，此時，樣品，此時，樣品中磁場強度中磁場強度H=HH=H1 1，B=BB=B1 1，對應(yīng)于，對應(yīng)于A A1 1點；點；l 接通接通K K1 1，使樣品的此狀態(tài)又回到，使樣品的此狀態(tài)又回到A Am m點，連續(xù)變換開關(guān)進點，連續(xù)變換開關(guān)進行磁鍛煉，使樣品的最大磁滯回線處于穩(wěn)定狀態(tài)，開關(guān)行磁鍛煉，使樣品的最大磁滯回線處于穩(wěn)定狀態(tài)，開關(guān)最后停

33、在最后停在1 1處，至此，做好測量處，至此，做好測量A A1 1點的準備。點的準備。上一頁下一頁返 回l 樣品中的磁通的變化數(shù)值等于：樣品中的磁通的變化數(shù)值等于：l 磁感應(yīng)強度下降到磁感應(yīng)強度下降到B1： 1111)(NCSBBm121SNCBBm 斷開開關(guān)S3，使沖擊檢流計接入線路，斷開K1，此時勵磁電流由I=Im下降到I=I1，記下最大偏轉(zhuǎn)角a1，樣品的磁狀態(tài)由Am點下降到A1點。上一頁下一頁返 回l A2點對應(yīng)的磁感應(yīng)強度的值是點對應(yīng)的磁感應(yīng)強度的值是: 222SNCBBm讀出a1后，閉合開關(guān)S3，把檢流計保護起來。至此，完成A1點測量。A2點的測量實在A1點的基礎(chǔ)上進行。此時，S1已斷

34、開，I=I1，調(diào)節(jié)R1使電流I=I2，對應(yīng)于圖A2點。注意使電流均勻降到I2，不能增加，避免出現(xiàn)局部磁滯回環(huán)。把開關(guān)K由位置1變到位置2，樣品中的勵磁電流I=-I2，再閉合開關(guān)K1，勵磁電流由-I2變?yōu)?Im，最后把開關(guān)K返回到位置1，樣品中的磁狀態(tài)由-Am返回到Am點，以免產(chǎn)生局部磁滯回線而影響測量的準確度。至此，完成A2點測量前的準備工作。測量時首先斷開K3，檢流計接入電路，再斷開K1，使電流為I2，沖擊檢流計的最大偏轉(zhuǎn)角為a2，記下a2值后立即閉合K3，完成A2點測量。上一頁下一頁返 回l A6點的磁感應(yīng)強度的值為點的磁感應(yīng)強度的值為:l A7點對應(yīng)的值等于:626SNCBBm727SN

35、CBBm第一象限中A3、A4點測量方法同A2。第二、三象限的A6A8點測量方法與第一象限不同。A6點的測量可以在A4點測量的基礎(chǔ)上進行。開關(guān)K1處于打開狀態(tài)，I=I4，把開關(guān)K由位置1接到位置2，閉合K1，再返回到位置1，此時樣品的磁狀態(tài)已按箭頭的方向返回到Am點，完成A6點測量前的準備工作。測量A6點的操作，先打開K3，繼而打開K1的同時把開關(guān)由位置1投到位置2，此時勵磁線圈中電流由Im到I4再到-I4，對應(yīng)A6點。記下a6，上一頁下一頁返 回l 剩磁剩磁BrBr可以在測磁滯回線過程中得到，矯頑力可以在測磁滯回線過程中得到，矯頑力HcHc可在可在測量測量A6A8A6A8點后作圖得到。點后作圖

36、得到。l 用基本磁化曲線可以推算出用基本磁化曲線可以推算出 曲線，求出初始曲線，求出初始磁導(dǎo)率和最大磁導(dǎo)率等參數(shù)。磁導(dǎo)率和最大磁導(dǎo)率等參數(shù)。BH上一頁下一頁返 回在交流下，磁性材料磁感應(yīng)強度B和磁場強度H之間存在相位差，兩者波形不同，如其中一個是正弦量，另一則是含有高次諧波的交流變量，其材料的交流磁導(dǎo)率是復(fù)數(shù)。磁性材料動態(tài)磁特性測量主要是軟磁材料，測量主要任務(wù)是測量交流磁滯回線、交流磁化曲線和損耗，測量都是在感應(yīng)法的基礎(chǔ)上進行的。上一頁下一頁返 回l (1)(1)用示波器測量交流磁滯回線用示波器測量交流磁滯回線鐵磁示波器的原理性電路鐵磁示波器的原理性電路: 圖5.3.6 鐵磁示波器原理圖N1是

37、勵磁繞組，磁化電流在Rs上壓降經(jīng)放大器放大送到示波器x軸上；X方向的偏轉(zhuǎn)正比于樣品的磁場強度；N2繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e2,次級回路電流經(jīng)積分器積分，積分電壓Uc被示波器y軸放大后送示波器y軸偏轉(zhuǎn)板。上一頁下一頁返 回l 如電阻如電阻R足夠大，上式變?yōu)樽銐虼?，上式變?yōu)? l 次級回路電流次級回路電流: l 電容器電容器C兩端的電壓兩端的電壓:CUdtdiLRie222dtdBSNRie222dtdBRSNi22dBRCSNdtiCUC221BRCSNUC2可見，示波器Y軸偏轉(zhuǎn)電壓正比B,可以觀察動態(tài)磁滯回線。上一頁下一頁返 回l 磁場強度磁場強度Hm的幅值為的幅值為:l 次級回路中的感應(yīng)電勢的值

38、為次級回路中的感應(yīng)電勢的值為: RUlNIlNHmmm1111dtdBSNe22動態(tài)磁化曲線的測量方法有：伏安法、互感法、電阻法、自動測試記錄等方法。以電阻法為例：若電阻R值較小，它的存在不會影響i的峰值電流，用峰值電壓表測出R兩端電壓U1m圖5-3-7 用電阻法測量B-H曲線的原理電路圖上一頁下一頁返 回l 對正弦波而言，上式積分得：對正弦波而言，上式積分得：l 感應(yīng)電勢的平均值為：感應(yīng)電勢的平均值為：l 等式右邊為：等式右邊為：dtdtdBSNTdteTTT020211mmBBTSdBNTdteT220222dteTeT20222mBBSBfNSdBNTmm2242上一頁下一頁返 回l因此，因此，mSBfNe224SfNeBm224上一頁下一頁返 回l 鐵損是指在交流條件下，軟磁材料每磁化一周所消耗能鐵損是指在交流條件下，軟磁材料每磁化一周所消耗能量的大小與磁化頻率量的大小與磁化頻率f的乘積。的乘積。l 單位重量損耗稱為單位重量損耗稱為“比鐵損比鐵損”；l 鐵損按其機理分為：磁滯、渦流和后效損耗鐵損按其機理分為：磁滯、渦流和后效損耗3大部分，對大部分，對于金屬軟磁材料主要是前者，對于鐵氧體軟磁材料，主于