軟磁材料測量是反映軟磁材料磁特性的各種磁學參量的測量。是磁學量測量的內容之一。軟磁材料測量又分軟磁直流測量和軟磁交流測量，軟磁直流測量是指在靜態（直流）條件下的基本磁化曲線和磁滯回線，可準確測量起始磁導率μi、最大磁導率μm、飽和磁感應強度Bs、剩磁Br、矯頑力Hc和磁滯損耗Pu等靜態磁特性參數。軟磁交流測量是指在動態（交流）條件下的交流磁滯回線、磁化曲線和損耗曲線等。可準確測量剩磁Br、矯頑力Hc、比總損耗Ps、振幅磁導率µa、損耗角δ、電阻磁導率µR、電感磁導率µL、彈性磁導率µ′、粘性磁導率µ〞、電感係數AL以及Q值等動態磁特性參數。
基本介紹
- 中文名：軟磁材料測量
- 定義：反映軟磁材料磁特性的各種磁學
- 解釋：是磁學量測量的內容之一
- 類別：科技
簡介,軟磁材料,測量方法,
簡介
反映軟磁材料磁特性的各種磁學參量的測量。是磁學量測量的內容之一。軟磁材料一般指矯頑力Hc≤1000A/m的磁性材料，主要有低碳鋼、矽鋼片、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製成的磁性器件或裝置的技術特性，因此，軟磁材料測量在磁學量測量中占有重要位置。
軟磁材料
表征軟磁材料的磁特性有各種曲線，可按工業套用要求來選擇。這些曲線主要是：工作在直流磁場下的靜態磁特性曲線和反映磁滯效應的靜態磁特性回線；工作在變化磁場（包括周期性交變磁場，脈衝磁場和交、直流疊加磁場等）之下、包括渦流效應在內的動態磁特性曲線和動態磁特性回線等。這些磁特性曲線的橫坐標是加在被測材料上的磁場強度H,縱坐標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,與材料的形狀、尺寸無關。此外，軟磁材料的動態磁特性還包括複數磁導率和鐵損。
測量方法
靜態磁特性測量 測量材料的靜態磁特性曲線和磁特性回線，主要測量方法有衝擊法和積分法兩種。
①衝擊法：用以測量靜態磁特性曲線，測量線路見圖1。材料試樣製成鐲環形，並繞以磁化線圈和測量線圈。前者通過換向開關、電流表和調節電流的可變電阻接到直流電源上；後者接到衝擊檢流計上（見檢流計）。開始測量時，通過電流表將磁化線圈中的電流調到某一數值，由電流表的讀數、磁化線圈的匝數，以及材料試樣的磁路幾何參數,可計算出磁場強度H值。然後，利用換向開關、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，於是在測量線圈中感應出脈衝電動勢e，e使脈衝電流流過衝擊檢流計。檢流計的最大沖擲與此脈衝電流所含的電量Q，也就是磁通的變化（△φ）成比例。△φ在數值上等於材料試樣中磁通的兩倍。由衝擊檢流計的讀數和衝擊常數（韋伯/格）,以及材料試樣的等效截面,可計算出相應的磁通密度B值。改變磁化電流，可測出靜態磁特性曲線所需的所有數據。此種方法的準確度約為1%。
如將圖1的磁化線路進行修改，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，可獲得靜態磁特性回線。
②積分法：用以獲得靜態磁特性回線。可採用靜態磁性自動記錄儀。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、負幅值相等,可連續調節。自測量線圈取出對應於磁通密度變化的信號，經電子積分器得到相應的磁通密度B值。 由於磁場變化緩慢,可不計渦流影響，因此X-Y記錄儀自動記錄下來的回線可認為是試樣材料磁滯效應的靜態磁特性回線。靜態磁性自動記錄儀測量磁通密度迴路的原理與電子磁通計相同,區別在於前者以X-Y記錄儀代替了後者的指示電錶。靜態磁性自動記錄儀的綜合磁通常數達10-7韋伯/毫米，準確度為2%。
動態磁特性測量 測量材料的動態磁特性曲線和磁特性回線。主要測量方法有3種。
①電壓表-電流表法:將被測試材料製成環狀、口字形等試樣。試樣上均勻繞以N1匝磁化線圈及N2匝測量線圈。N1經過電流表A接到可調交流電源上,N2接到平均值電壓表上（圖3）。根據平均值電壓表的讀數B、匝數N2、頻率f、試樣等效截面S,可計算出試樣截面中的最大磁通密度Bm，如用有效值電流表測磁化電流I,則此時試樣的磁場強度H=N1I/L,L為磁路的有效長度。由於I是有效值，所以H也是有效值。若想求得此時的最大磁場強度Hm的數值，須用圖中互感M和平均值電壓表的組合替代電流表。此時，H是平均值電壓表的讀數。調節交流電源的電壓,可獲得動態磁特性曲線的全部數據。此種方法的誤差為±(3～10)%。
②示波器法：用於測量動態磁滯回線。測量電路見圖4。圖中R0是採樣電阻，由此取出的與磁化電流（即磁場強度）有關的信號，加到示波器的X軸上;取自測量線圈的磁通密度信號,經積分器加到示波器的Y軸。此時,可在示波器的螢光屏上展示出材料試樣的動態磁特性回線。此回線反映在材料中存在磁滯與渦流效應時的磁特性。此種方法的測量誤差主要來自螢光屏上的讀數不夠準確，誤差一般為±(5～10)%。
③電橋法：利用某些交流電橋線路可測量磁性材料的複數磁導率和鐵損。測量材料在聲頻下的複數磁導率分量μ1和μ2,通常採用麥克斯韋電橋；測量鐵損通常採用修正海氏電橋（見經典交流電橋）。環狀試樣中繞以線圈接到橋路中，調節電橋使之平衡，由所測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，即可計算出複數磁導率和鐵損。電橋法測量材料動態磁特性的誤差為±(1～5)%。
①衝擊法：用以測量靜態磁特性曲線，測量線路見圖1。材料試樣製成鐲環形，並繞以磁化線圈和測量線圈。前者通過換向開關、電流表和調節電流的可變電阻接到直流電源上；後者接到衝擊檢流計上（見檢流計）。開始測量時，通過電流表將磁化線圈中的電流調到某一數值，由電流表的讀數、磁化線圈的匝數，以及材料試樣的磁路幾何參數,可計算出磁場強度H值。然後，利用換向開關、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，於是在測量線圈中感應出脈衝電動勢e，e使脈衝電流流過衝擊檢流計。檢流計的最大沖擲與此脈衝電流所含的電量Q，也就是磁通的變化（△φ）成比例。△φ在數值上等於材料試樣中磁通的兩倍。由衝擊檢流計的讀數和衝擊常數（韋伯/格）,以及材料試樣的等效截面,可計算出相應的磁通密度B值。改變磁化電流，可測出靜態磁特性曲線所需的所有數據。此種方法的準確度約為1%。
如將圖1的磁化線路進行修改，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，可獲得靜態磁特性回線。
②積分法：用以獲得靜態磁特性回線。可採用靜態磁性自動記錄儀。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、負幅值相等,可連續調節。自測量線圈取出對應於磁通密度變化的信號，經電子積分器得到相應的磁通密度B值。 由於磁場變化緩慢,可不計渦流影響，因此X-Y記錄儀自動記錄下來的回線可認為是試樣材料磁滯效應的靜態磁特性回線。靜態磁性自動記錄儀測量磁通密度迴路的原理與電子磁通計相同,區別在於前者以X-Y記錄儀代替了後者的指示電錶。靜態磁性自動記錄儀的綜合磁通常數達10-7韋伯/毫米，準確度為2%。
動態磁特性測量 測量材料的動態磁特性曲線和磁特性回線。主要測量方法有3種。
①電壓表-電流表法:將被測試材料製成環狀、口字形等試樣。試樣上均勻繞以N1匝磁化線圈及N2匝測量線圈。N1經過電流表A接到可調交流電源上,N2接到平均值電壓表上（圖3）。根據平均值電壓表的讀數B、匝數N2、頻率f、試樣等效截面S,可計算出試樣截面中的最大磁通密度Bm，如用有效值電流表測磁化電流I,則此時試樣的磁場強度H=N1I/L,L為磁路的有效長度。由於I是有效值，所以H也是有效值。若想求得此時的最大磁場強度Hm的數值，須用圖中互感M和平均值電壓表的組合替代電流表。此時，H是平均值電壓表的讀數。調節交流電源的電壓,可獲得動態磁特性曲線的全部數據。此種方法的誤差為±(3～10)%。
②示波器法：用於測量動態磁滯回線。測量電路見圖4。圖中R0是採樣電阻，由此取出的與磁化電流（即磁場強度）有關的信號，加到示波器的X軸上;取自測量線圈的磁通密度信號,經積分器加到示波器的Y軸。此時,可在示波器的螢光屏上展示出材料試樣的動態磁特性回線。此回線反映在材料中存在磁滯與渦流效應時的磁特性。此種方法的測量誤差主要來自螢光屏上的讀數不夠準確，誤差一般為±(5～10)%。
③電橋法：利用某些交流電橋線路可測量磁性材料的複數磁導率和鐵損。測量材料在聲頻下的複數磁導率分量μ1和μ2,通常採用麥克斯韋電橋；測量鐵損通常採用修正海氏電橋（見經典交流電橋）。環狀試樣中繞以線圈接到橋路中，調節電橋使之平衡，由所測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，即可計算出複數磁導率和鐵損。電橋法測量材料動態磁特性的誤差為±(1～5)%。
