Johdanto
Erilaisten magneettisten parametrien mittaus, jotka heijastavat pehmeiden magneettisten materiaalien magneettisia ominaisuuksia. Se on yksi magneettisen mittauksen sisällöstä. Pehmeät magneettiset materiaalit viittaavat yleensä magneettisiin materiaaleihin, joiden koersitiivisuus Hc ≤ 1000 A/m, pääasiassa vähähiilistä terästä, piiteräslevyä, rauta-nikkeli-seosta ja joitain ferriittimateriaaleja. Pehmeiden magneettisten materiaalien erilaiset magneettiset ominaisuudet määräävät magneettisten laitteiden tai tästä materiaalista valmistettujen laitteiden tekniset ominaisuudet. Siksi pehmeiden magneettisten materiaalien mittauksella on tärkeä asema magneettisten suureiden mittauksessa.
Pehmeät magneettiset materiaalit
Pehmeiden magneettisten materiaalien magneettisia ominaisuuksia kuvaavia käyriä on useita, ja ne voidaan valita teollisten sovellusten vaatimusten mukaan. Nämä käyrät ovat pääasiassa: staattinen magneettinen ominaiskäyrä, joka toimii DC-magneettikentän alla, ja staattinen magneettinen ominaiskäyrä, joka heijastaa hystereesivaikutusta; se toimii muuttuvassa magneettikentässä (mukaan lukien jaksollinen vaihtuva magneettikenttä, pulssimagneettikenttä ja päällekkäiset AC- ja DC-magneettikentät jne.), Dynaaminen magneettinen ominaiskäyrä ja dynaaminen magneettinen ominaiskäyrä, mukaan lukien pyörrevirtavaikutus. Näiden magneettisten ominaiskäyrien abskissa on testattavaan materiaaliin kohdistettu magneettikentän intensiteetti H ja ordinaatta on materiaalin magneettivuon tiheys B. Tämä esitystapa saa nämä käyrät heijastamaan vain materiaalin luonnetta, eikä niillä ole mitään tekemistä materiaalin muodon ja koon kanssa. Lisäksi pehmeiden magneettisten materiaalien dynaamisiin magneettisiin ominaisuuksiin kuuluvat myös kompleksinen läpäisevyys ja rautahäviö.
Mittausmenetelmä
Staattisen magneettisen ominaiskäyrän mittaus mittaa materiaalin staattisen magneettisen ominaiskäyrän ja magneettisen ominaiskäyrän. Pääasialliset mittausmenetelmät ovat iskumenetelmä ja integraalimenetelmä.
①Imppausmenetelmä: käytetään staattisen magneettisen ominaiskäyrän mittaamiseen. Materiaalinäytteestä tehdään rannerengas, ja se kääritään magnetointikelalla ja mittakelalla. Edellinen on kytketty DC-virtalähteeseen kommutointikytkimen, ampeerimittarin ja virtaa säätelevän säädettävän vastuksen kautta; jälkimmäinen on kytketty impulssigalvanometriin (katso galvanometri). Mittauksen alussa magnetointikelan virta säädetään ampeerimittarilla tiettyyn arvoon ja magneettikentän voimakkuuden H-arvo voidaan laskea ampeerimittarin lukemasta, magnetointikelan kierrosten lukumäärästä ja materiaalinäytteen magneettipiirin geometriset parametrit. Muuta sitten kommutointikytkimellä nopeasti magnetointikäämin virran suuntaa niin, että materiaalinäytteen magneettivuon tiheyden suunta muuttuu yhtäkkiä, jolloin mittauskelaan indusoituu pulssielektromotorinen voima e, e tekee iskuvirran läpi kulkeva pulssivirta Count. Galvanometrin maksimiheitto on verrannollinen pulssivirran sisältämään sähkösuureen Q eli magneettivuon muutokseen (△φ). △φ on numeerisesti yhtä suuri kuin kaksinkertainen materiaalinäytteen magneettivuo. Iskugalvanometrin lukemasta ja iskuvakiosta (Weber/grid) ja vastaavasta materiaalinäytteen osasta voidaan laskea vastaava magneettivuon tiheyden B arvo. Muuttamalla magnetointivirtaa voidaan mitata kaikki staattisen magneettisen ominaiskäyrän vaatimat tiedot. Tämän menetelmän tarkkuus on noin 1%.
Jos magnetointipiiriä muutetaan, magnetointivirtaa pienennetään jatkuvasti tietystä maksimiarvosta nollaan ja käännetään sitten käänteiseen maksimiarvoon asti, voidaan saada staattinen magneettinen ominaissilmukka.
②Integraalinen menetelmä: käytetään staattisen magneettisen ominaissilmukan saamiseksi. Voidaan käyttää staattista magneettista automaattista tallenninta. Tällainen instrumentti koostuu magnetointivirran skannauspiiristä, elektronisesta integraattorista ja X-Y-tallentimesta (katso kynätallennin). Pyyhkäisypiiri tuottaa hitaasti muuttuvan magnetointivirran ajanjaksolla 10-40 sekuntia. Positiivinen ja negatiivinen amplitudi ovat samat ja niitä voidaan säätää jatkuvasti. Magneettivuon tiheyden muutosta vastaava signaali otetaan ulos mittauskelasta ja vastaava magneettivuon tiheyden B arvo saadaan elektronisen integraattorin kautta. Koska magneettikenttä muuttuu hitaasti eikä pyörrevirran vaikutusta huomioida, X-Y-tallentimen automaattisesti tallentamaa silmukkaa voidaan pitää näytemateriaalin hystereesivaikutuksen staattisten magneettisten ominaisuuksien silmukana. Staattisen magneettisen automaattisen tallentimen periaate magneettivuon tiheyssilmukan mittaamiseen on sama kuin elektronisen vuomittarin, erona on, että edellinen korvaa jälkimmäisen näyttömittarin X-Y-tallentimella. Staattisen magneettisen automaattisen tallentimen integroitu magnetismi on yleensä 10-7 Weber/mm, ja tarkkuus on 2%.
Dynaaminen magneettinen ominaisuusmittaus mittaa materiaalin dynaamisen magneettisen ominaiskäyrän ja magneettisen ominaiskäyrän. Pääasiallisia mittausmenetelmiä on kolme.
①Volttimetri-ampeerimittari: Testattavasta materiaalista valmistetaan renkaan muotoisia, suun muotoisia ja muita näytteitä. N1 kierrosta magnetointikelaa ja N2 kierrosta mittauskelaa on kierretty tasaisesti näytteeseen. N1 on kytketty säädettävään vaihtovirtalähteeseen ampeerimittarin A kautta ja N2 keskimääräiseen volttimittariin. Keskimääräisen volttimittarin lukeman B, kierrosten lukumäärän N2, taajuuden f ja näytteen vastaavan poikkileikkauksen S mukaan voidaan laskea näyteosan suurin magneettivuon tiheys Bm. Jos magnetointivirtaa I mitataan tehoarvon ampeerimittarilla, niin näytteen magneettikentän intensiteetti on H=N1I/L ja L on magneettipiirin tehollinen pituus. Koska I on kelvollinen arvo, H on myös kelvollinen arvo. Jos haluat selvittää tällä hetkellä suurimman magneettikentän voimakkuuden Hm arvon, sinun on korvattava ampeerimittari keskinäisen induktanssin M ja keskimääräisen volttimittarin yhdistelmällä. Tällä hetkellä H on keskimääräisen volttimittarin lukema. Säädä vaihtovirtalähteen jännite saadaksesi kaikki dynaamisen magneettisen ominaiskäyrän tiedot. Tämän menetelmän virhe on ±(3～10)%.
②Oskilloskooppimenetelmä: käytetään dynaamisen hystereesisilmukan mittaamiseen. R0 on näytteenottovastus ja tästä otettu magnetointivirtaan (eli magneettikentän voimakkuuteen) liittyvä signaali lisätään oskilloskoopin X-akselille; mittauskelalta otettu magneettivuon tiheyssignaali lisätään integraattorin kautta oskilloskoopin Y-akselille. Tällä hetkellä materiaalinäytteen dynaaminen magneettinen ominaissilmukka voidaan näyttää oskilloskoopin fluoresoivalla näytöllä. Tämä silmukka heijastaa magneettisia ominaisuuksia, kun materiaalissa on hystereesi- ja pyörrevirtavaikutuksia. Tämän menetelmän mittausvirhe johtuu pääasiassa fluoresoivan näytön riittämättömästä lukeman tarkkuudesta, ja virhe on yleensä ±(5～10)%.
③Sähkösiltamenetelmä: Käytä joitain AC-siltapiirejä magneettisten materiaalien kompleksisen läpäisevyyden ja rautahäviön mittaamiseen. Materiaalin monimutkaisten läpäisevyyskomponenttien μ1 ja μ2 mittaamiseen äänitaajuuksilla käytetään yleensä Maxwell-siltoja; rautahäviön mittaamiseen käytetään yleensä modifioitua Hay-siltaa (katso klassiset AC-sillat). Silmukkanäyte kääritään kelalla ja liitetään siltapiiriin. Säädä siltaa tasapainottaaksesi sitä. Mitatusta näytekäämin ekvivalentista induktanssista ja ekvivalenttiresistanssista sekä näytekäämin jännitteestä voidaan laskea kompleksimagnetismi Johtavuus ja rautahäviö. Materiaalien dynaamisten magneettisten ominaisuuksien mittausvirhe siltamenetelmällä on ±(1～5)%.