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磁導(dǎo)率的測量方法
發(fā)布時間：
2022-05-09
來源：
www.fti168.com 湖南省永逸科技有限公司
磁導(dǎo)率μ 是描述物質(zhì)磁性的基本的宏觀物理量之一。根據(jù)所加磁場的性質(zhì)，磁導(dǎo)率分為靜態(tài)磁導(dǎo)率、復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率和張量磁導(dǎo)率。三種磁導(dǎo)率的測量方法也有所不同。
磁導(dǎo)率μ 是描述物質(zhì)磁性的基本的宏觀物理量之一。根據(jù)所加磁場的性質(zhì)，磁導(dǎo)率分為靜態(tài)磁導(dǎo)率、復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率和張量磁導(dǎo)率。三種磁導(dǎo)率的測量方法也有所不同。
靜態(tài)磁導(dǎo)率是物質(zhì)在靜磁場H 的作用下磁感應(yīng)強(qiáng)度B與H的比值,即μ=B/H。靜態(tài)磁導(dǎo)率一般用沖擊檢流計測量。湖南省永逸科技有限公司FE-2100SD軟磁材料直流磁性能測試系統(tǒng)主要用于測量在直流靜態(tài)下的各種軟磁鐵氧體、純鐵、硅鋼、坡莫合金、非晶和納米晶等環(huán)樣或開路條棒帶狀軟磁材料的基本磁化曲線和磁滯回線，準(zhǔn)確測量其起始磁導(dǎo)率μi、最大磁導(dǎo)率μm、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs、剩磁Br和矯頑力Hc等靜態(tài)磁特性參數(shù)。（開路測量只測量Bs和Hc，其中不導(dǎo)磁材料則只測試磁導(dǎo)率）
復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率是物質(zhì)在交變磁場h的作用下交變磁感應(yīng)強(qiáng)度b與h的比值。b與h常常具有不同的相位，因為μ為復(fù)數(shù)，即μ=b/h=μ′-jμ″，式中μ″表示材料的磁損耗。當(dāng)頻率從幾赫到幾十兆赫時，在用被測材料制成的環(huán)狀磁芯上均勻繞制線圈，測出線圈的電感L和電阻R，利用公式μ/μ0=【(R-R0)+jωL】/jωL0=L/L0+(R-R0)/jωL0計算出復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率。式中，μ0為空氣的磁導(dǎo)率,L0和R0分別為無磁芯時同一線圈的電感和電阻。在微波頻率范圍內(nèi)常用的測量方法有駐波法和諧振腔法。湖南省永逸科技有限公司FE-2100SA軟磁材料交流測量裝置能自動測量軟磁材料在動態(tài)（交流）條件下的交流磁滯回線、磁化曲線和損耗曲線等。準(zhǔn)確測量剩磁Br、矯頑力Hc、比總損耗Ps振幅磁導(dǎo)率μa、損耗角δ、電感磁導(dǎo)率μL、彈性磁導(dǎo)率μ′粘性磁導(dǎo)率μ〞以及Q值等動態(tài)磁特性參數(shù)。為充分掌握材料交流特性提供強(qiáng)大的基本數(shù)據(jù)。
說起磁導(dǎo)率μ的測量，似乎非常簡單，在材料樣環(huán)上隨便繞幾匝線圈，測其電感，找個公式一算就完了。其實不然，對同一只樣環(huán)，用不同儀器，繞不同匝數(shù)，加不同電壓或者用不同頻率都可能測出差別甚遠(yuǎn)的磁導(dǎo)率來。造成測試結(jié)果差別極大的原因，并非每個測試人員都有精力搞得清楚。本文主要討論測試匝數(shù)及計算公式不同對磁導(dǎo)率測量的影響。
磁導(dǎo)率的測量方法-計算公式的影響
大家知道，測量磁導(dǎo)率μ的方法一般是在樣環(huán)上繞N匝線圈測其電感L，對于內(nèi)徑較小的環(huán)型磁心，內(nèi)徑不如壁厚容易測量，它們的由來是把環(huán)的平均磁路長度當(dāng)成了磁心的磁路長度。用它們計算出來的磁導(dǎo)率稱為材料的環(huán)磁導(dǎo)率。有人說用環(huán)型樣品測量出來的磁導(dǎo)率就叫環(huán)磁導(dǎo)率，這種說法是不正確的。實際上，環(huán)磁導(dǎo)率比材料的真實磁導(dǎo)率要偏高一些，且樣環(huán)的壁越厚，誤差越大。
對于樣環(huán)來說，在相同安匝數(shù)磁動勢激勵下，磁化場在徑向方向上是不均勻的。越靠近環(huán)壁的外側(cè)面，磁場就越弱。在樣環(huán)各處磁導(dǎo)率μ不變的條件下，越靠近環(huán)壁的外側(cè)，環(huán)的磁通密度B就越低。為了消除這種不均勻磁化對測量的影響，我們把樣環(huán)看成是由無窮多個半徑為r，壁厚無限薄為dr的薄壁環(huán)組成。
如果樣環(huán)是由同一種材料組成，則計算出來的磁導(dǎo)率就是其材料的真正磁導(dǎo)率μ。它比其環(huán)磁導(dǎo)率略低一些。
磁導(dǎo)率的測量方法-測試線圈匝數(shù)N的影響
由于電感L與匝數(shù)N2成正比，按理說計算出來的磁導(dǎo)率μ不應(yīng)該再與匝數(shù)N有關(guān)系，但實際上卻經(jīng)常有關(guān)系。
關(guān)于材料磁導(dǎo)率的測量，一般使用的測試頻率都不高，經(jīng)常在1kHz或10kHz的頻率測試。測試信號一般都是使用正弦信號，因為頻率不高，樣環(huán)繞組線圈阻抗的電阻部分可忽略不計，把繞組線圈看作一個純電感L接在測量儀器上。測試等效電路如圖所示，儀器信號源產(chǎn)生的電壓有效值為U，Ri為信號源的輸出阻抗。
測量磁導(dǎo)率時，樣環(huán)中的磁化場強(qiáng)度與測試線圈的匝數(shù)有關(guān)，當(dāng)匝數(shù)為某一定值時磁場強(qiáng)度就會達(dá)到最強(qiáng)值。而材料的磁導(dǎo)率又與磁化場強(qiáng)密切相關(guān)，所以導(dǎo)致磁導(dǎo)率的測量與測試線圈匝數(shù)有關(guān)。結(jié)合圖具體討論匝數(shù)對磁導(dǎo)率測試的影響。
所以采用專業(yè)磁導(dǎo)率測量儀器測量相當(dāng)重要。在軟磁材料直流特性在磁化曲線的測量中，最不易測試準(zhǔn)確的量還是起始磁導(dǎo)率，用沖擊檢流計或掃描法測試誤差可以達(dá)到百分之幾十。但是國內(nèi)目前更多的是使用模擬沖擊法，在測試微型器件和低剩磁材料難以控制重復(fù)性，測試一片毛刺，雖然經(jīng)過平滑處理但還是折線不斷出現(xiàn)。
FE-2100SD軟磁材料直流測量裝置在繼承模擬沖擊法的技術(shù)上，對沖擊波形、信號進(jìn)行改良，同時將積分器漂移控制技術(shù)不斷提高，并優(yōu)化控制測試點(diǎn)；并且系統(tǒng)能夠極好的進(jìn)行dB/dt的控制技術(shù)，高分辨率的電流控制技術(shù)、磁通采樣技術(shù)、以及低漂移控制技術(shù)，使得整個測試得到控制。在測試微型元件、低Br材料以及鐵粉芯材料中，較國內(nèi)外同行優(yōu)勢明顯，于2014年參加德國柏林線圈展，得到國外企業(yè)和國外同行的肯定，并已經(jīng)開始為國外知名企業(yè)提供該款裝置，被代理出口美國、德國、以色列、俄羅斯等國科研院所和企業(yè)。
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