脈衝磁場測量儀的是測量材料的飽和磁滯回線的儀器。其原理是用一個高能電容器或電容器組向中空的磁化線圈脈衝放電，用以獲得10T甚至100T的瞬間強磁場，記錄此磁場及材料的磁極化強度變化，即可得到該材料的飽和磁滯回線。
基本介紹
- 中文名：脈衝磁場測量儀
- 外文名：Pulsed magnetic field measuring instrument
- 學科：電力工程
- 領域：工程技術
- 範圍：能源
- 釋義：測量材料的飽和磁滯回線的儀器
簡介,簡史,脈衝磁場測量儀原理,測試線圈,
簡介
現代稀土水磁工業已可以生產出大量用於永磁電機的高矯頑力磁體。例如EH牌號的永磁體其內稟矯頑力大於2387kA/m，甚至大於3183kA/m，採用電磁鐵作為磁化機構的普通磁帶回線儀對EH以上牌號磁體無法進行常溫測量。普通磁滯回線儀由於在高場下，電磁鐵極頭處於飽和狀態，被測樣品和被測磁場區城已經不是均勻區，因此導致高矯頑力磁體的Ig、(BII)max等測量結果偏低或無法測量。另外，對於科學研究而言永磁材料的很多特性。如飽和磁化強度M，等。可以通過測定飽和磁滯回線來確定，然而對於高嬌頑力納米複合永磁材料而言，無論是確定M，還是飽和磁滯回線都不是一件容易的事。為準確測定M，磁化場必須遠高於材料中硬磁性相的磁晶各向異性場。這意味著外磁化場的強度在10~15T是必要的。
具備超導磁化裝置的VSM可以產生8~10T的場強。大多採用該手段解決以上問題。然而其缺點在於線圈需要液氦冷卻，高昂的一次性購置投入和後期維護費用桎梏了其套用範圍；另外，VSM的測試時間通常都需要超過10min，使之難以適應工業化的質量控制。
簡史
自從20世紀80年代開始，脈衝磁場測試技術(PFM)吸引了一些因家研究者的注意。使用脈中磁場狄得2U~30T高場的成本，遠遠低於超導磁化裝置獲得5T磁場所需的費用。PFM可以施加無限高的外磁場。這使得任何類型的水磁體都可以輕易地獲得其常溫磁性能表征，不必擔心高的內稟矯頑力會限制測試進程。且PFM技術是一種特別快速的水磁體檢測方法。線圈中的脈衝放電及信號獲取時間僅為數十到數百毫秒：加上樣品裝載和後期數據處理時間，單次測試可以在數十秒內完成。此外，PFM技術不涉及到具有非線性效應的軟磁鐵心材料，其測試重複性具有明顯的優勢。利用PFM能夠有效地解決現代高矯頑力稀土永磁材料的飽和磁化、常溫測量和測量準確性問題。
由於PFM採用開路樣品，又是瞬間動態測量，尤其是渦流效應的影響使其進展不是很快。德國的Dresden實驗室擁有國際最為領先的脈衝磁場發生裝置，英國、美國、日本、韓國、奧地利等國研究機構都已建立了自身的脈衝磁場測試技術的研究體系。由於脈衝磁場測量儀的測試時間短，對樣品無損、不接觸樣品，不限制任何形狀的工業樣品，使其適合於高速率檢測大量的永磁體。這一優勢使之在工業質量控制方面有重嬰的套用前景。目前英國的Hirst公司已經開始將初步的工業產品推向市場，其發展的脈衝磁場工業測試裝置實現了直徑30mm，高度25mm的大塊稀土材料的線上質量控制。
除上述套用以外，PFM還具有另一項獨特的優勢：奇點探測法( SPD)測量永磁材料各向異性常數。奇點探測法是指在單品的難磁化曲線方向上，取磁化強度M對磁化場H的nr階導數d"M/dH時，在靠近各向異性場附近會出現奇異點，即d"M/dH"的峰值。在實際測量中，d"M/dHm是通過d"M/du"測量的，PFM直接得到的是磁化強度對時間"的函式。可以在信號探測器後端繼續添置微分器實現d"M/dr的測量。這使PFM技術在多晶奇點探測法(SPD)測試材料的各向異性場方面具有特殊的優勢。
脈衝磁場測量儀原理
脈衝磁場測量儀的原理是用一個高能電容器或電容器組向中空的磁化線圈脈衝放電，用以獲得10T甚至100T的瞬間強磁場，記錄此磁場及材料的磁極化強度變化，即可得到該材料的飽和磁滯回線。
脈衝磁場測量儀的基本原理如下圖所示，它由脈衝磁場發生裝置、磁極化強度(J)和磁場強度(H)的感應線圈以及數據處理系統等構成，電容的放電由一隻晶閘管控制。
測試線圈
脈衝磁場測量儀的測試系統主要由測試線圈組成(包括J和H線圈)。相比較而言，H線圈容易設計，其位置應該靠近測試樣品，但是不能近到受到樣品磁通的影響。H線圈可以放在J線圈內。J線圈由於須考慮到空氣磁通的補償以及對樣品位置的不敏感性等問題變得較為復殺。通常有如圖2.6-24所示三種J線圈設計方法。它們都由串聯反接的兩個(或多個)線圈組成。為了僅獲取磁極化強度的信息而將外磁場的信息扣除。這些線圈具有相同的匝面積乘積及與樣品不同的耦合程度。在測試過程中，J線圈中由於有樣品存在，磁通會隨著磁場的變化而不斷變化。其輸出電壓是磁通隨時間的變化。該信號絕大部分來自於樣品的磁極化強度，同時也包括零點信號和渦流影響等。
