重新理解“磁屏蔽”——磁粉探伤原理之五十六.pdfVIP

第十膈全国磁粉渗透检测技术年会 2011张家界 重新理解“磁屏蔽’’ ——磁粉探伤原理之五十六 仲维畅 (南京燃气轮机研究所，南京，210037) 摘要：本文列举出了“磁屏蔽”的传统概念和表述，根据磁偶板子理论对其原理提出了两种不 同于原来的新理解：1)“退磁场”说，2)“库仑力抵销”说，并重新定义了术语(静态和低频) “磁屏蔽”。 关键词：磁屏蔽；退磁场；库仑力；新定义；理解 磁粉探伤人员操作前均被要求摘下手表，存放在远离磁粉探伤机(仪)处或铁皮工具箱内， 但对他们并不陌生的术语“磁屏蔽”在很多词典中却找不到，即使偶有所见，亦难尽如人意，故 仍须对其重新认识。 1 对“磁屏蔽’’的几种提法 1．1 “磁屏蔽磁性材料面层，町削弱一方的磁场对另一方的影响，一层大体上完整的屏蔽町保 护交流指示电表不致凶外部交变磁场而引起误差。”lll 1．2 “屏蔽用来保护人或设备，使与电场或磁场、X射线、热、中子等隔开的屏蔽。”111 1．3 “屏蔽设置在一个元件或电路的周围，用接地的金属网或金属薄片制成的金属小窜或屏障， 用来抑制或隔离外部的电磁场，否则会产生干扰。”… 1．4 “屏蔽用高磁导率材料(如镍铁高磁导合金)来屏蔽对磁场敏感的设备(如阴极射线束)， 这时直流或交流磁场被引离将受它干扰的空间。”【l】 2 “磁屏蔽的传统概念 2．1“在实际中(例如做精密的磁场测量实验时)往往需要把一部分窄问屏蔽起来，免受外界磁 场的干扰。铁芯具有把磁感应线集中到内部的性质，提供了制造磁屏蔽的可能性。如将一个铁壳 放在外磁场中，则铁壳的罐与空腔中的空气可以看成足并联的磁路，由于空气的磁导率p接近于 1，而铁壳的磁导率至少有几千，所以空腔的磁阻比铁壳肇的磁阻大得多，这样一来，外磁场的磁 感应通量巾绝大部分将沿着空腔两侧的铁壳壁内“通过”，“进入”空腔内部的磁通量是很少的。 这就可以达到磁屏蔽的目的。”¨1 2．2“低频磁场的屏蔽机理足利用高导磁材料所具有的低磁阻特性使磁通景通过磁阻小的通路， 『nf不扩散到周围空间去，从J『IJ起到磁场砰敝的作用。…… 使用磁屏蔽体时，磁屏蔽材料的磁导率越高、屏蔽体越厚、磁叭就越小，屏敞效果也越好。 制作磁屏蔽体时，开r丁或缝隙不戍切割磁力线．否【I!|J会增加磁阻，降低砰蔽效果。磁材料不能屏 +国家自然科学基金资助项目 第十届全国磁粉渗透检测技术年会 20ll张家界 蔽高频磁场，因高频时，磁材料的磁性损耗很大，导致磁导率下降。”131 3 “磁屏蔽’’原理新说 3．1“退磁场”说 根据磁偶极子理论，磁介质的磁化乃是原先空间中杂乱无章的分子磁偶极子沿磁化场H方向 的整齐取向排列，在磁介质内部彤成磁偶极子首尾相连的“磁偶极子链”，并在重直fH的端面 上出现正、负自由磁极N、S。[2AI 当“磁屏蔽”设施附近出现外界磁场H时，必首先使用作“磁屏蔽”的铁磁性腔、壳、板材 磁化——使其表面上激励出了自}¨磁荷(极)，这些自由磁荷(极)在铁磁体内部形成了与磁化场 H方向相反的退磁场Hd，从而使铁磁体内部的有效磁场H。fF变成了： H。ff=H--Ha (1) 而Hd取决f铁磁体的磁学性能(材料的磁导率p)、几何形状(径长比)和磁化程度。12,51 如将铁磁体挖空，则其内部空腔内的有效磁场也被大为降低，如式(1)所示，故挖空铁磁体 的内部窄腔，或铁磁体的壳、箱、球内都因退磁场H。的存在而起到了“磁屏蔽”的作用。 3．2“库仑力抵销”说 由电磁学【21知：铁磁体中心轴OX上A、B问任一点C处的磁场强度H。应为： +Q。 一钆， 、 ． 厂 支q ～X 一 ／ 一r ＼■ ‘历 ／。