軟磁材料測(cè)量測(cè)量方法

靜態(tài)磁特性測(cè)量 測(cè)量材料的靜態(tài)磁特性曲線和磁特性回線，主要測(cè)量方法有沖擊法和積分法兩種。

①?zèng)_擊法:用以測(cè)量靜態(tài)磁特性曲線，測(cè)量線路見圖1。材料試樣制成鐲環(huán)形，并繞以磁化線圈和測(cè)量線圈。前者通過換向開關(guān)、電流表和調(diào)節(jié)電流的可變電阻接到直流電源上;后者接到?jīng)_擊檢流計(jì)上(見檢流計(jì))。開始測(cè)量時(shí)，通過電流表將磁化線圈中的電流調(diào)到某一數(shù)值，由電流表的讀數(shù)、磁化線圈的匝數(shù)，以及材料試樣的磁路幾何參數(shù),可計(jì)算出磁場(chǎng)強(qiáng)度H值。然后，利用換向開關(guān)、快速改變磁化線圈中的電流方向，使材料試樣中的磁通密度的方向突然改變，于是在測(cè)量線圈中感應(yīng)出脈沖電動(dòng)勢(shì)e，e使脈沖電流流過沖擊檢流計(jì)。檢流計(jì)的最大沖擲與此脈沖電流所含的電量Q，也就是磁通的變化(△φ)成比例?！鳓赵跀?shù)值上等于材料試樣中磁通的兩倍。由沖擊檢流計(jì)的讀數(shù)和沖擊常數(shù)(韋伯/格),以及材料試樣的等效截面,可計(jì)算出相應(yīng)的磁通密度B值。改變磁化電流，可測(cè)出靜態(tài)磁特性曲線所需的所有數(shù)據(jù)。此種方法的準(zhǔn)確度約為1%。

如將圖1的磁化線路進(jìn)行修改，使磁化電流不斷由某一最大值逐次減小到零，再反向，一直到反向最大值止，可獲得靜態(tài)磁特性回線。

②積分法:用以獲得靜態(tài)磁特性回線?？刹捎渺o態(tài)磁性自動(dòng)記錄儀。此種儀器由磁化電流掃描電路、電子式積分器和X-Y記錄儀(見筆式記錄儀)組成(圖2)。掃描電路輸出變化緩慢的磁化電流,周期在10~40秒之間，正、負(fù)幅值相等,可連續(xù)調(diào)節(jié)。自測(cè)量線圈取出對(duì)應(yīng)于磁通密度變化的信號(hào)，經(jīng)電子積分器得到相應(yīng)的磁通密度B值。 由于磁場(chǎng)變化緩慢,可不計(jì)渦流影響，因此X-Y記錄儀自動(dòng)記錄下來的回線可認(rèn)為是試樣材料磁滯效應(yīng)的靜態(tài)磁特性回線。靜態(tài)磁性自動(dòng)記錄儀測(cè)量磁通密度回路的原理與電子磁通計(jì)相同,區(qū)別在于前者以X-Y記錄儀代替了后者的指示電表。靜態(tài)磁性自動(dòng)記錄儀的綜合磁通常數(shù)達(dá)10-7韋伯/毫米，準(zhǔn)確度為2%。

動(dòng)態(tài)磁特性測(cè)量 測(cè)量材料的動(dòng)態(tài)磁特性曲線和磁特性回線。主要測(cè)量方法有3種。

①電壓表-電流表法:將被測(cè)試材料制成環(huán)狀、口字形等試樣。試樣上均勻繞以N1匝磁化線圈及N2匝測(cè)量線圈。N1經(jīng)過電流表A接到可調(diào)交流電源上,N2接到平均值電壓表上(圖3)。根據(jù)平均值電壓表的讀數(shù)B、匝數(shù)N2、頻率f、試樣等效截面S,可計(jì)算出試樣截面中的最大磁通密度Bm，如用有效值電流表測(cè)磁化電流I,則此時(shí)試樣的磁場(chǎng)強(qiáng)度H=N1I/L,L為磁路的有效長(zhǎng)度。由于I是有效值，所以H也是有效值。若想求得此時(shí)的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm的數(shù)值，須用圖中互感M和平均值電壓表的組合替代電流表。此時(shí)，H是平均值電壓表的讀數(shù)。調(diào)節(jié)交流電源的電壓,可獲得動(dòng)態(tài)磁特性曲線的全部數(shù)據(jù)。此種方法的誤差為±(3~10)%。

②示波器法:用于測(cè)量動(dòng)態(tài)磁滯回線。測(cè)量電路見圖4。圖中R0是采樣電阻，由此取出的與磁化電流(即磁場(chǎng)強(qiáng)度)有關(guān)的信號(hào)，加到示波器的X軸上;取自測(cè)量線圈的磁通密度信號(hào),經(jīng)積分器加到示波器的Y軸。此時(shí),可在示波器的熒光屏上展示出材料試樣的動(dòng)態(tài)磁特性回線。此回線反映在材料中存在磁滯與渦流效應(yīng)時(shí)的磁特性。此種方法的測(cè)量誤差主要來自熒光屏上的讀數(shù)不夠準(zhǔn)確，誤差一般為±(5~10)%。

③電橋法:利用某些交流電橋線路可測(cè)量磁性材料的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率和鐵損。測(cè)量材料在聲頻下的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率分量μ1和μ2,通常采用麥克斯韋電橋;測(cè)量鐵損通常采用修正海氏電橋(見經(jīng)典交流電橋)。環(huán)狀試樣中繞以線圈接到橋路中，調(diào)節(jié)電橋使之平衡，由所測(cè)出的試樣線圈等效電感和等效電阻以及試樣線圈上的電壓，即可計(jì)算出復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率和鐵損。電橋法測(cè)量材料動(dòng)態(tài)磁特性的誤差為±(1~5)%。

表征軟磁材料的磁特性有各種曲線，可按工業(yè)應(yīng)用要求來選擇。這些曲線主要是:工作在直流磁場(chǎng)下的靜態(tài)磁特性曲線和反映磁滯效應(yīng)的靜態(tài)磁特性回線;工作在變化磁場(chǎng)(包括周期性交變磁場(chǎng)，脈沖磁場(chǎng)和交、直流疊加磁場(chǎng)等)之下、包括渦流效應(yīng)在內(nèi)的動(dòng)態(tài)磁特性曲線和動(dòng)態(tài)磁特性回線等。這些磁特性曲線的橫坐標(biāo)是加在被測(cè)材料上的磁場(chǎng)強(qiáng)度H,縱坐標(biāo)是材料中的磁通密度B。這種表示方式使這些曲線只反映材料的性質(zhì),與材料的形狀、尺寸無(wú)關(guān)。此外，軟磁材料的動(dòng)態(tài)磁特性還包括復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率和鐵損。

反映軟磁材料磁特性的各種磁學(xué)參量的測(cè)量。是磁學(xué)量測(cè)量的內(nèi)容之一。軟磁材料一般指矯頑力Hc≤1000A/m的磁性材料，主要有低碳鋼、硅鋼片、鐵鎳合金、一些鐵氧體材料等。軟磁材料的各種磁性能決定了由該材料制成的磁性器件或裝置的技術(shù)特性，因此，軟磁材料測(cè)量在磁學(xué)量測(cè)量中占有重要位置。