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软磁材料磁性能测量方法

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  软磁材料的品种有很多。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,软磁材料磁性能测量是磁性能测量中最为复要的部分。  
 
一、软磁材料测量之软磁直流磁特性的测量  
  软磁材料的直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,以及最大磁导率μm和矫顽力hc等。对于坡莫合金和非晶则有初始磁导率μi、最大磁导率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(部分材料的测量摘用开路的方法进行测试)。最常见的几种方法:  
 
1、冲击法:
  对硅钢摘用爱坡斯坦方圈、纯铁棒、弱磁材料和非晶条带可以摘用螺线管,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来中性状态。摘用换向直流电源和冲击检流计对每个测试点进行记录,通过运算和在坐标纸上进行bi、hi的描画,得来相应的磁特性参数,在90年代前就得来广泛的使用,生产的仪器有:cc1、cc2和cc4。此类仪器测试方法经典,测试稳固可靠,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复,速度慢、脉冲非瞬时时间误差难以克服。湖南省永逸科技有限公司FE-2100SD软磁材料直流测量系统,自动测量软磁材料在静态(直流)条件下的基本磁化曲线和磁滞回线,准确测量起始磁导率μi、最大磁导率μm、饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力Hc和磁滞损耗Pu等静态磁特性参数。FE-2100SD软磁材料直流测量系统依照冲击法的测量原理,摘用运算机控制技术和A/D、D/A相结合,以电子积分器取代传统冲击检流计,实现在微机控制下的模拟冲击法测量,完全排除经典冲击法中因使用冲击检流计所带来的非瞬时性误差,提高了测量精度,为研究材料磁化过程机理提供可靠依据。
  
螺线管
标准爱泼斯坦方圈
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。测试事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。湖南省永逸科技有限公司FE-2100HC软磁材料矫顽力测量系统,主要用于对用形状不规则(规则)的样品快速测量,测试方法可靠。FE-2100HC软磁材料矫顽力测量系统测试原理从从定义出发,参考IEC60404-7的标准,先摘用螺线管对开路软磁样品(或器件)进行饱和磁化,再通过磁强计探头靠近霍样品测试样品的杂散磁场磁场。反向施加退磁磁场,当杂散磁场被还原为零时,退磁磁场与材料的矫顽力一致。软磁材料矫顽力测量系统操作简单,测试数据复复性较好,软材料测量包括:纯铁和碳钢、软磁铁氧体、磁性粉末等规则和不规则开路器件的Hc测量,特别适合汽车行业、继电器行业的零部件,测试水平达来国际同行先进水平。  
 
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,有摘用光电放大互感器积分、阻容积分、v-f转换积分和电子摘样积分等多种形式的。湖南省永逸科技有限公司FE-2100SD软磁材料直流测量系统,自动测量软磁材料在静态(直流)条件下的基本磁化曲线和磁滞回线,准确测量起始磁导率μi、最大磁导率μm、饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力Hc和磁滞损耗Pu等静态磁特性参数。测试系统依照冲击法的测量原理,摘用运算机控制技术和A/D、D/A相结合,以电子积分器取代传统冲击检流计,实现在微机控制下的模拟冲击法测量,完全排除经典冲击法中因使用冲击检流计所带来的非瞬时性误差,提高了测量精度,为研究材料磁化过程机理提供可靠依据。
 
4、模拟冲击法:
  是目前测试软磁直流特性最好的测试方法,它实质上是人工冲击法的一种运算机模拟方法。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FE-2100SD软磁材料直流测量系统(永逸科技)。此测量方法完全排除经典冲击法中因使用冲击检流计所带来的非瞬时性误差,提高了测量精度。
 
二、软磁材料测量之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、摘样法、瞬态波形储备法和运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:示波器法和运算机控制的交流磁化特性测试方法。
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。测试方法是摘用无感电阻摘样初级电流接来示波器的x通道,y通道接入经摘用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。设计原理摘用相敏整流测量电压或电流的瞬时值,以及两者的相位,摘用记录仪描画出材料的bh曲线。bt=u2au/4f*n2*s,ht=umax/l*f*m,这里m为互感量。  
3、摘样法:  
  摘样法是利用摘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,摘用低速ad进行摘样。测试数据准确,但测试频率最高达来20khz,已经难以适应磁性材料高频测量的要。  
4、摘用算机控制的交流磁化特性测试方法:
  此方法是充分利用运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。设计摘用运算机与摘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,控制可以达来自动化。测量的功能也非常强大,几乎可以达来对软磁材料所有参数的准确测量。
 
  湖南省永逸科技有限公司FE-2100SA 型软磁交流测量装置可用于对软磁铁氧体、坡莫合金、非晶和纳米晶等软磁材料闭路样品的软磁材料测量的准确测量。FE-2100SA 型软磁交流测量装置符合GB/T3658-2008、GB/T19346-2003和SJ20966-2006、IEC 60404-6的规定。自动测量软磁材料在动态(交流)条件下的交流磁滞回线、磁化曲线和损耗曲线等。准确测量剩磁Br、矫顽力Hc、比总损耗Ps、振幅磁导率µa、损耗角δ、电阻磁导率µR、电感磁导率µL、弹性磁导率µ′、粘性磁导率µ〞、电感系数AL以及Q值等动态磁特性参数。为充分把握材料交流特性提供强大的基本数据,测量过程自动完成;电源保护,过流过压自动中断,可靠性高。FE-2100SA 型软磁交流测量装置摘用先进的AMR单片机处理技术,自动连续测量达255个测试点,每个测试点的测试时间约12秒,多点测试可挑选固定频率、固定Bm或固定Hm等不同模式,测得交流磁化曲线和损耗曲线。
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