5 磁性材料测量.pptVIP

 第5章 磁性电测仪表 5.1 若干基础知识 5.2 空间磁场、磁通的测量 5.3 磁性材料的测量  5.1 若干基础知识 5.1.1 磁性材料的静态特性 5.1.2 磁性材料的动态特性 5.1.3 磁学量的度量单位  5.1.1 磁性材料的静态特性 静态磁性特性是指在材料恒定或非常低频的交变磁场的作用下的特性。 磁性材料的静态特性包括以下三方面：磁化曲线及其非线性，磁滞现象与静态磁化曲线，磁导率 (1)磁化曲线及其非线性: (2)磁滞现象与静态磁化曲线: 软磁材料以不同的最大磁场强度H1max,H2max,…对它反复磁化，可获得一簇大小不等的稳定磁滞回线，连接各个回路第一象限顶点所得的曲线称为基本磁化曲线，与前述的磁化曲线接近。对一般直流磁器件设计，大多以基本磁化曲线为依据。 硬磁材料有较大的Hc和适当的Br，在无外激励的情况下，自身也能提供一定的B值，具有较宽的磁滞回线；磁滞回线的第2象限部分，如磁化曲线反向达到回线上的a点，又将H调回到零，随后又重新反向达到a点，将形成很窄的局部回线，称次环。为保证工作稳定可靠，硬磁材料在使用时一般工作在次环上。 5.1.2 磁性材料的动态特性 磁性材料的动态特性包括以下几个方面： (1)动态磁化曲线 指工作在工频以上交变磁场中的磁性材料的B-H曲线。 (2)动态磁滞回线 当磁性材料处于交变磁场中，除磁滞损耗外，还产生涡流损耗，其动态磁滞回线较静态磁滞回线要宽。 (3)动态磁导率 对于不同的磁化条件，可以有不同的磁导率定义。对于交流幅值磁导率定义为： 5.1.3 磁学量的度量单位 绝对电磁单位制，国际单位制 两种单位制中的单位名称、符号和换算关系： 5.2 空间磁场、磁通的测量  5.2.1 基于电磁感应原理的测量方法 5.2.2 用磁通门磁强计测量磁场 5.2.3 用霍尔效应测量磁场 5.2.4 用核磁共振法测量磁场 5.2.1 基于电磁感应原理的测量方法 穿过测量线圈的磁通： 感应电势： 被测磁场的磁感应强度的幅值为： 磁通幅值： 磁场的幅值： 为了保证测量的准确性，测量线圈的平面应与被测磁场方向垂直 测量脉冲感应电动势的方法有冲击法和磁通表法两种。 用冲击法测量直流磁通： 线圈中的感应电势为： 对上式积分得： 因为t=t1和t=t2时，磁通均停止变化 磁通停止变化时： 脉冲电量： am为冲击检流计第1次最大偏转角。 磁通变化量为： 为磁通冲击常数为： 磁感应强度B为： 磁场强度H为： 把测量线圈原地转动180度时，则测量线圈中磁通改变2△￠ 磁感应强度： 磁场强度： 测量磁通冲击常数： 感应电势使冲击检流计偏转： 在互感线圈中： 注意：此方法回路电阻为： ，回路电阻值改变，冲击常数值也发生变化。测量时回路总电阻值不要变化。 开关投向位置2 时： 阻尼因数： 感应电势和电路参数有如下关系： 其中 磁通表的运动方程为： 把上式代入式 并在时间 内积分得： 式中， 把初始条件代入积分式得： 磁通常数： 被测的磁通 值为： 被测磁场的磁感应强度为： 被测磁场的磁场强度为： 5.2.2 用磁通门磁强计测量磁场 磁通门磁强计的探头结构： 如图5.2.6（a），设铁心有折线型磁特性，铁心中的直流磁场H0=0. 在图(b)中三角波励磁磁场H作用下，铁心中磁感应强度是对称的梯形波（如图c），对称的梯形波上升沿或下降沿在测量线圈中感应电动势es是对称的方波（如图d），图中T1=T2，进行谐波分析只有奇次谐波，没有偶次谐波。 如把探头放入待测的直流磁场H0中，铁心中除有交流磁场外，还有直流磁场H0，合成励磁磁场为H’(如图b）。 在交流磁场与直流磁场相同的半周内，铁心提前进入饱和区，滞后退出饱和区；在交流磁场与直流磁场相反的半周内，铁心滞后进入饱和区，提前退出饱和区；铁心中磁感应强度B’是不对称的梯形波（如图e）。在测量线圈中的感应电动势也是不对称的方波（如图f)，则T1T2 如果直流磁场为-H0，则T1T2 。进行谐波分析既有奇次谐波，也有偶次谐波。偶次谐波的大小和相位分别反映了直流磁场的幅值和方向，测量出测量线圈中的偶次谐波的大小和相位，即可测得直流磁场的大小和方向。 铁心上绕有励磁线圈2，通以一定波形的交流电流i，产生交变磁场使铁心反复磁化到饱和。 在铁心的外部绕有检测线圈3，传感器没有直流绕组，铁心中的直流磁通正是由待测磁场沿传感器的轴向分量所产