Úvod
Měření různých magnetických parametrů odrážejících magnetické vlastnosti měkkých magnetických materiálů. Je to jedna z náplní magnetického měření. Měkké magnetické materiály obecně označují magnetické materiály s koercitivitou Hc≤1000A/m, hlavně nízkouhlíkovou ocel, plech z křemíkové oceli, slitinu železa a niklu a některé feritové materiály. Různé magnetické vlastnosti měkkých magnetických materiálů určují technické vlastnosti magnetických zařízení nebo zařízení vyrobených z tohoto materiálu. Proto měření magneticky měkkých materiálů zaujímá v měření magnetických veličin důležité postavení.
Měkké magnetické materiály
Existují různé křivky pro charakterizaci magnetických vlastností měkkých magnetických materiálů, které lze vybrat podle požadavků průmyslových aplikací. Tyto křivky jsou především: statická magnetická charakteristická křivka, která pracuje pod stejnosměrným magnetickým polem a statická magnetická charakteristická smyčka odrážející hysterezní efekt; pracuje pod měnícím se magnetickým polem (včetně periodického střídavého magnetického pole, pulzního magnetického pole a střídavých a stejnosměrných superponovaných magnetických polí atd.), Dynamická magnetická charakteristická křivka a dynamická magnetická charakteristická smyčka včetně efektu vířivých proudů. Na vodorovné ose těchto magnetických charakteristických křivek je intenzita magnetického pole H aplikovaná na materiál, který má být testován, a na ose y je hustota magnetického toku B v materiálu. Tento způsob zobrazení způsobuje, že tyto křivky pouze odrážejí povahu materiálu a nemají nic společného s tvarem a velikostí materiálu. Kromě toho dynamické magnetické vlastnosti měkkých magnetických materiálů také zahrnují komplexní permeabilitu a ztrátu železa.
Metoda měření
Měření statické magnetické charakteristiky měří křivku statické magnetické charakteristiky a smyčku magnetické charakteristiky materiálu. Hlavními metodami měření jsou nárazová metoda a integrální metoda.
①Dopadová metoda: používá se k měření statické magnetické charakteristické křivky. Ze vzorku materiálu je vyroben prstenec náramku a je navinut magnetizační cívkou a měřicí cívkou. První jmenovaný je připojen ke stejnosměrnému napájení přes komutační spínač, ampérmetr a proměnný odpor, který reguluje proud; ten je připojen k impulsnímu galvanometru (viz galvanometr). Na začátku měření se proud v magnetizační cívce upraví ampérmetrem na určitou hodnotu a hodnotu H intenzity magnetického pole lze vypočítat z odečtení ampérmetru, počtu závitů magnetizační cívky, popř. geometrické parametry magnetického obvodu vzorku materiálu. Pak komutačním spínačem rychle změňte směr proudu v magnetizační cívce tak, aby se náhle změnil směr hustoty magnetického toku ve vzorku materiálu, takže v měřicí cívce se indukuje pulsní elektromotorická síla e, e pulsní proud protéká rázovým proudem Count. Maximální vrh galvanometru je úměrný elektrické veličině Q obsažené v pulzním proudu, tj. změně magnetického toku (△φ). △φ se číselně rovná dvojnásobku magnetického toku ve vzorku materiálu. Z údajů nárazového galvanometru a nárazové konstanty (Weber/grid) a ekvivalentního řezu vzorku materiálu lze vypočítat odpovídající hodnotu hustoty magnetického toku B. Změnou magnetizačního proudu lze měřit všechna data potřebná pro statickou magnetickou charakteristiku. Přesnost této metody je asi 1 %.
Pokud je magnetizační obvod upraven, magnetizační proud se plynule snižuje z určité maximální hodnoty na nulu a poté se obrací, dokud nedosáhnete zpětné maximální hodnoty, lze získat smyčku statické magnetické charakteristiky.
②Integrální metoda: používá se k získání statické magnetické charakteristické smyčky. Lze použít statický magnetický automatický záznamník. Tento druh přístroje se skládá z magnetizačního proudového snímacího obvodu, elektronického integrátoru a X-Y zapisovače (viz perový zapisovač). Skenovací obvod vydává pomalu se měnící magnetizační proud s periodou mezi 10 a 40 sekundami. Kladné a záporné amplitudy jsou stejné a lze je plynule upravovat. Signál odpovídající změně hustoty magnetického toku je odebírán z měřicí cívky a odpovídající hodnota hustoty magnetického toku B je získávána prostřednictvím elektronického integrátoru. Protože se magnetické pole mění pomalu a není uvažován vliv vířivých proudů, lze smyčku automaticky zaznamenanou zapisovačem X-Y považovat za smyčku statických magnetických charakteristik hystereze materiálu vzorku. Princip statického magnetického automatického zapisovače pro měření smyčky hustoty magnetického toku je stejný jako u elektronického fluxmetru, rozdíl je v tom, že první nahrazuje indikační měřič druhého X-Y zapisovačem. Integrovaný magnetismus statického magnetického automatického zapisovače je obvykle 10-7 Weber/mm a přesnost je 2%.
Měření dynamické magnetické charakteristiky měří dynamickou magnetickou charakteristiku a smyčku magnetické charakteristiky materiálu. Existují 3 hlavní metody měření.
①Metoda voltmetr-ampérmetr: Z testovaného materiálu se vyrobí prstencové, ústní a jiné vzorky. N1 závitů magnetizační cívky a N2 závitů měřicí cívky je rovnoměrně navinuto na vzorek. N1 je připojen k regulovatelnému zdroji střídavého proudu přes ampérmetr A a N2 je připojen k průměrnému voltmetru. Podle údajů B průměrného voltmetru, počtu závitů N2, frekvence f a ekvivalentního úseku S vzorku lze vypočítat maximální hustotu magnetického toku Bm v úseku vzorku. Pokud je magnetizační proud I měřen efektivním ampérmetrem, pak intenzita magnetického pole vzorku je H=N1I/L a L je efektivní délka magnetického obvodu. Protože I je platná hodnota, H je také platná hodnota. Pokud chcete v tuto chvíli zjistit hodnotu maximální intenzity magnetického pole Hm, musíte ampérmetr nahradit kombinací vzájemné indukčnosti M a průměrného voltmetru. V tomto okamžiku je H údaj průměrného voltmetru. Upravte napětí střídavého zdroje tak, abyste získali všechna data dynamické magnetické charakteristiky. Chyba této metody je ±(3～10)%.
②Metoda osciloskopu: používá se k měření dynamické hysterezní smyčky. R0 je vzorkovací rezistor a signál související s magnetizačním proudem (tj. síla magnetického pole) odebraný z něj je přidán k ose X osciloskopu; signál hustoty magnetického toku odebraný z měřicí cívky se přičte k ose Y osciloskopu přes integrátor. V tomto okamžiku může být dynamická magnetická charakteristická smyčka vzorku materiálu zobrazena na fluorescenční obrazovce osciloskopu. Tato smyčka odráží magnetické charakteristiky, když má materiál hysterezi a efekty vířivých proudů. Chyba měření této metody pochází hlavně z nedostatečné přesnosti čtení na fluorescenční obrazovce a chyba je obecně ±(5～10)%.
③Metoda elektrického můstku: Použijte některé obvody střídavého můstku k měření komplexní permeability a ztráty železa magnetických materiálů. Pro měření komplexních složek permeability μ1 a μ2 materiálu na zvukových frekvencích se obvykle používají Maxwellovy můstky; pro měření ztráty železa se obvykle používá upravený Hayův můstek (viz klasické AC můstky). Vzorek smyčky je navinut cívkou a připojen k můstkovému obvodu. Upravte můstek tak, aby byl vyvážen. Z naměřené ekvivalentní indukčnosti a ekvivalentního odporu cívky vzorku a napětí na cívce vzorku lze vypočítat komplexní magnetismus Vodivost a ztrátu železa. Chyba měření dynamických magnetických vlastností materiálů můstkovou metodou je ±(1～5)%.