【摘要】：

測量軟磁材料直流BH曲線以及磁特性等參數(shù)的測量設(shè)備大致分兩種：一種是采用核磁共振法的；另一種是采用掃描法或沖擊法的。作者：丁佳泉 湖南省永逸科技有限公司 轉(zhuǎn)載需注明出處

　　測量軟磁材料直流BH曲線以及磁特性等參數(shù)的測量設(shè)備大致分兩種：一種是采用核磁共振法的；另一種是采用掃描法或沖擊法的。

　　采用核磁共振法的設(shè)備是取軟磁材料的粉末樣品，屬于開路樣品的測量，與實際器件（閉路）差別較大。

　　采用掃描法或沖擊法的設(shè)備（國外的設(shè)備都是掃描法，國內(nèi)的設(shè)備是沖擊法或兩者并存）是取軟磁材料的典型模式樣品測量，如閉路的圓環(huán)樣品、CD型、EE型等；如開路的長圓棒、長條帶等；或者開路樣品通過磁軛導(dǎo)磁而形成閉路，轉(zhuǎn)化為閉路測量，如磁導(dǎo)計。

　　下面我們通過湖南省永逸科技有限公司生產(chǎn)的FE-2100SD軟磁直流B-H儀（FE-2100SD軟磁材料直流測量裝置），測量各種形狀的軟磁材料的磁特性。

　　1 閉路樣品的測量

　　閉路樣品中經(jīng)典的模型是圓環(huán)。

　　這里需要注意：A/B≤1.1（老國標(biāo)提A/B≤1.25）。這是為了保證樣品內(nèi)的磁場強(qiáng)度H分布均勻。

　　1.1測量原理如下所示：

　　先給磁環(huán)繞制兩組線圈，N1為磁化線圈，N2為測試線圈?？刂坪懔麟娫唇oN1提供電流I，如果磁環(huán)的磁路周長為Le，則產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度

H=N1*I/Le

　　N2的感應(yīng)電壓U通過積分得到磁通φ

　　如果樣品的截面積為Ae，可以計算得到磁通密度B

B=φ/（N2*Ae）

　　1.2 測試過程

  注意：N2之所以先繞，是為了測量線圈更貼近樣品。

  N2的匝數(shù)多少由磁通計的量程大?。?0mWb）以及分辨率決定。一般20匝左右較合適。N1的多少由測試條件H（樣品達(dá)到飽和的小磁場強(qiáng)度Hm）以及電流源的電流輸出大小(10A)決定。所以N1≥Hm*Le/10。

　　以低碳鋼環(huán)形樣品為例，樣品尺寸為φ40*32*11.1，測試條件為Hm=15000A/m，所以N2繞制20匝，N1繞制240匝。

　　測得磁滯回線如下。

　　測得磁化曲線如下。

其他閉路樣品（CD型，EE型等）的測量與此類似。

2 開路樣品的測量

　　開路樣品的測量方法可分兩種：一種是用螺線管測量開路樣品的磁特性；另一種是采用磁導(dǎo)計測量開路樣品的磁特性。其實采用磁導(dǎo)計是將開路測量轉(zhuǎn)化為閉路測量。

　　2.1用螺線管測量開路樣品的磁特性

　　其測試原理如下：

　　恒流電源給螺線管通電，電流大小為I，螺線管的匝數(shù)為N1,螺線管的長度為L，則螺線管中心產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度H=N1*I/L。棒形樣品放置在螺線管的中心，其截面積為Ae，并且套上測量線圈，測量線圈的匝數(shù)為N2，則棒形樣品的磁通密度B=φ/（N2*Ae）。

　　只是開路測量時，樣品內(nèi)部會產(chǎn)生反向的磁場強(qiáng)度（退磁場），從而影響H的測量。退磁場的大小與外加磁場強(qiáng)度的大小和樣品的形狀尺寸相關(guān)，所以，為了減少退磁場的影響，應(yīng)將樣品加工成細(xì)長的樣品，即長徑比要大，并且大于20。

　　以鋼棒樣品為例，鋼棒尺寸為φ14*260。測試條件H=24000A/m。

　　測得的磁滯回線如下：

　　由于開路樣品有退磁場的影響，測試的磁滯回線都會往右傾斜。

　　軟件對曲線進(jìn)行退磁場修正，得到類似閉路樣品的磁滯回線，如下：

修正后的磁滯回線。

　　修正后的磁化曲線。

　　其他長條帶型的樣品與此類似。

　　2.2用磁導(dǎo)計測量開路樣品的磁特性

　　如果條帶形的樣品較寬較短，此時已不適合螺線管測量了。我們可以采用磁導(dǎo)計方法測量其直流磁性能。

　　原理如下：

　　上下磁軛夾住片狀樣品，使磁力線閉合。勵磁線圈通電產(chǎn)生磁場強(qiáng)度H，測量線圈的電壓積分得到磁通，進(jìn)而換算磁通密度B。

　　但是磁軛自身的剩磁、矯頑力以及磁導(dǎo)率大小，均會影響測量結(jié)果。磁軛的磁導(dǎo)率越高，矯頑力越小，對樣品的測量結(jié)果影響越小。

　　以鐵鈷合金片狀樣品為例，樣品尺寸為100mm*30mm*1mm。

　　測試條件H=10000A/m。

　　測得磁滯回線如下：

　　測得磁化曲線如下：

　　當(dāng)然磁導(dǎo)計可分 A 類磁導(dǎo)計和 B 類磁導(dǎo)計，上面提到的是 A 類磁導(dǎo)計。B 類磁導(dǎo)計的 模型大體相同，只是勵磁線圈是繞制在兩個磁軛上面，它產(chǎn)生的 H 值需要用磁勢線圈（磁 位計或 H 線圈）測量。

　　還有將開路測量轉(zhuǎn)化為閉路測量的方法，如將4個條帶樣品搭接成口子，再繞制兩個線圈，當(dāng)做閉路樣品測量。

　　如果長條形樣品尺寸是30*300，可以用愛潑斯坦方圈測量，類似4個樣品搭接口子形。

如果有些樣品是方塊，立方體，或者圓柱體，我們可以采用磁導(dǎo)計方案測量，甚至可以采用電磁鐵測量。

　　同樣的，電磁鐵測量方法和磁導(dǎo)計測量方法一樣，磁軛的磁性能會影響樣品的測量結(jié)果。

所有這些開路樣品的測量，對樣品都有兩個要求：一是等截面積；二是兩面平行。這樣才有利于測量過程，也使磁參數(shù)的測量更。