一、概敘
FD-2010SD適用于測(cè)量各種鐵氧體、純鐵、硅鋼、坡莫合金、非晶和納米晶等軟磁材料的起始磁導(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。依照沖擊法的測(cè)量原理，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和A/D、D/A相結(jié)合，以電子積分器取代傳統(tǒng)的沖擊檢流計(jì)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制下的模擬沖擊法測(cè)量，不僅可以完全消除經(jīng)典沖擊法中因使用沖擊檢流計(jì)所帶來(lái)的非瞬時(shí)性誤差，而且測(cè)量精度高、速度快、重復(fù)性好、可消除各種人為因數(shù)的影響，為研究材料磁化過(guò)程機(jī)理提供可靠的依據(jù)。整個(gè)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)完成。可繪制基本磁化曲線、磁導(dǎo)率曲線和磁滯回線，可打印多種格式的測(cè)試報(bào)告。
二、軟磁材料直流磁參數(shù)的定義和解釋
1、初始磁導(dǎo)率μi：定義當(dāng)勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)H接近無(wú)限小時(shí)，材料的磁感應(yīng)B與勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)H的比值。它是判斷磁性材料一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。要求測(cè)試數(shù)據(jù)在材料的瑞利區(qū)范圍內(nèi)完成。常用的磁性材料瑞利區(qū)范圍見(jiàn)下表：
電工純鐵 |
電工硅鋼 |
鐵氧體 |
坡莫合金 |
非晶及納米晶 |
∠0.01 Oe |
∠0.06 Oe |
∠0.04 Oe |
∠0.01 Oe |
∠0.001 Oe |
對(duì)于高鎳合金材料，在很低的磁場(chǎng)作用下，磁導(dǎo)率表現(xiàn)出明顯的非線性，不能滿足瑞利區(qū)的規(guī)律。一般情況下，采用可以測(cè)量但不是真實(shí)的μi來(lái)給出接近的初始磁導(dǎo)率。各國(guó)家對(duì)磁場(chǎng)的規(guī)定如下表：
日本 |
俄羅斯 |
美國(guó) |
中國(guó) |
國(guó)家冶金部 |
∠0.005 Oe |
∠0.005 Oe |
20Gs對(duì)應(yīng)的H |
∠0.001 Oe |
∠0.002 Oe |
2、最大磁導(dǎo)率μm：取對(duì)應(yīng)Bi/Hi的最大值，作為材料的最大磁導(dǎo)率。理論上講采用采用沖擊法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試點(diǎn)越多，測(cè)試步進(jìn)越小，測(cè)試的材料最大磁導(dǎo)率越真實(shí)。
3、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs：指材料在勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)Hi達(dá)到一定強(qiáng)度后，材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bi不再發(fā)生變化，將所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度定義為材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs。對(duì)于不同的材料，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs不同，目前現(xiàn)有的軟磁材料一般在2.5T以下。
4、剩磁Br：將材料進(jìn)行飽和磁化后，撤除所施加的外場(chǎng)H（H=0時(shí)），樣品仍然有一個(gè)剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，我們定義此時(shí)的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度為材料的剩磁。
5、矯頑力Hc：材料在飽和磁化后，撤除勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)材料退到剩磁Br點(diǎn)，這時(shí)候施加反向的勵(lì)磁磁場(chǎng)，是材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到零，所施加的方向勵(lì)磁磁場(chǎng)H，我們定義為材料的矯頑力Hc。
三、裝置硬件與軟件的說(shuō)明
1、FE-2010SD軟磁直流測(cè)量裝置主機(jī)：包含程控測(cè)試電源和自動(dòng)切換量程的磁通計(jì)。
1）、程控勵(lì)磁電源：輸入電源：200V±20V，
2)、磁通計(jì)：0.25mWb～20mWb自動(dòng)切換量程，最小靈敏度：0.05μWb(沖擊法)。
2、AD/DA數(shù)據(jù)采集卡：16Bit±1/2LSB，轉(zhuǎn)換精度：0.03%。
3、純鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品，用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。
4、聯(lián)想品牌計(jì)算機(jī)和HP激光打印機(jī)。
5、測(cè)試軟件：運(yùn)行于WIN9X/ME/NT/2K/XP等操作系統(tǒng)下，有數(shù)據(jù)庫(kù)功能。操作簡(jiǎn)單，可直接輸出測(cè)試數(shù)據(jù)表格，也可生成初始磁化曲線、磁滯回線報(bào)告。
6、根據(jù)國(guó)標(biāo)，已經(jīng)將常見(jiàn)的環(huán)形、EE形、EI形、雙園孔型等做在樣品庫(kù)中，用戶只需要直接輸入樣品的外觀幾何尺寸，軟件根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直接換算材料的有效磁路長(zhǎng)度Le和有效面積Ae。
四、測(cè)試方法的選擇
本裝置有兩種測(cè)試方法供用戶選擇，測(cè)試方法分別為：沖擊法和掃描法。一般情況下，對(duì)于材料進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，推薦使用沖擊法；掃描法一般推薦在快速測(cè)量Hc相對(duì)較大的材料檢驗(yàn)中使用。
五、測(cè)試樣品的準(zhǔn)備和操作過(guò)程
1、標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備：國(guó)標(biāo)要求在精確測(cè)量時(shí)，最好使用標(biāo)準(zhǔn)樣品。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的要求，儀環(huán)形樣品為例一般要求為壁厚W為材料直徑D的1/6以內(nèi)。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行樣品的準(zhǔn)備和制作。
2、所加工的樣品最好采用熱處里進(jìn)行材料軟化。
3、經(jīng)過(guò)熱處理后的樣品，可以直接進(jìn)行測(cè)試，不需要退磁，測(cè)試完成后，需要重復(fù)測(cè)試，測(cè)試前可以采用我們?cè)O(shè)備的自動(dòng)消磁功能，對(duì)材料進(jìn)行交流退磁。
4、測(cè)試前對(duì)樣品繞線的計(jì)算和操作：
1）、開(kāi)機(jī)進(jìn)入測(cè)試程序，選擇所測(cè)試樣品的形狀，根據(jù)要求的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量，并填入相關(guān)表格中。
2）、然后點(diǎn)擊“其它”，程序自動(dòng)計(jì)算出材料的有效磁路長(zhǎng)度Le和有效截面積Ae。
3）、熟悉材料測(cè)試要求H的測(cè)試員，自己可以根據(jù)所配電源的實(shí)際情況，按最大輸出電流來(lái)確定所繞的勵(lì)磁初級(jí)的匝數(shù)，計(jì)算公式為H=NI/Le，為方便操作，軟件也添加了自動(dòng)計(jì)算功能，用戶只需要輸入匝數(shù)，軟件將給出最大勵(lì)磁的場(chǎng)強(qiáng)Hs，用戶根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。
4）、繞線要求內(nèi)圈為次級(jí)感應(yīng)線圈，初級(jí)為外層，這樣可以避免由于空氣磁通的影響，造成測(cè)試數(shù)據(jù)的誤差。內(nèi)層線圈與測(cè)試樣品之間要進(jìn)行絕緣處里，最好采用軟布對(duì)樣品進(jìn)行包裹后在進(jìn)行繞線。次級(jí)感應(yīng)線圈和初級(jí)勵(lì)磁線圈之間也采用同樣的方法進(jìn)行處里。
5）、樣品準(zhǔn)備完成后，將樣品的初級(jí)和次級(jí)分別接在裝置的測(cè)試夾上，注意將漆包線的線頭清理干凈，確保與鍍金測(cè)試夾良好接觸。
6）、設(shè)定所測(cè)試條件
·初始磁導(dǎo)率勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)Hi；
·步進(jìn)系數(shù)dB；
·最大勵(lì)磁磁場(chǎng)Hm（此功能為鎖定Hm測(cè)量）；
·最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm（此功能為鎖定Bm測(cè)量）；
·選擇采用沖擊法或掃描法進(jìn)行測(cè)量，并設(shè)定沖擊間隔時(shí)間Tsw,對(duì)于磁滯較大的樣品，時(shí)間間隔選擇長(zhǎng)一點(diǎn)，測(cè)試B值更準(zhǔn)確；
·選擇測(cè)試相關(guān)的參數(shù)：磁化曲線、磁滯回線、以及磁特性參數(shù)等。
7）、填寫(xiě)測(cè)試樣品的編號(hào)、材料類(lèi)型、環(huán)境溫度濕度和測(cè)試日期，以及測(cè)試人員姓名等。
8）、參數(shù)設(shè)置完成，進(jìn)行測(cè)試。
六、測(cè)試過(guò)程中的注意事項(xiàng)
1、先開(kāi)啟測(cè)試軟件，進(jìn)入測(cè)試程序，然后開(kāi)啟測(cè)試電源。
2、點(diǎn)擊“測(cè)試”，系統(tǒng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)控制狀態(tài)，會(huì)先提示用戶是否采用電源對(duì)樣品進(jìn)行“退磁”處理，一般選擇退磁處理。
3、退磁處理完成后，直接開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試，采用掃描法進(jìn)行測(cè)試，速度比較快，大約在60秒內(nèi)完成測(cè)試，一般推薦在樣品比較多的情況下對(duì)材料進(jìn)行比較基本的測(cè)量。如需要進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，請(qǐng)用戶選擇采用沖擊法進(jìn)行測(cè)試。
4、采用“沖擊法”測(cè)量，測(cè)試過(guò)程比較緩慢，整個(gè)過(guò)程在沖擊間隔時(shí)間Tsw設(shè)定為2秒的情況下，大約需要10分鐘，軟件屏幕自動(dòng)顯示沖擊過(guò)程中電流I與磁感B的變化。如出現(xiàn)測(cè)試過(guò)程超過(guò)20分鐘，請(qǐng)用戶檢查輸入?yún)?shù)，并進(jìn)行修改。
5、測(cè)試完成后，所選中的測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)將直接填寫(xiě)在表格區(qū)中。用戶可選擇是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
6、用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊“測(cè)試波形”、“磁滯回線”、“磁化曲線”等進(jìn)行頁(yè)面切換，有必要打印的可選擇所顯示的界面進(jìn)行打印。
7、測(cè)試完成后，先關(guān)電源，再退出測(cè)試程序。
七、測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度
1、閉路樣品測(cè)量指標(biāo)
被測(cè)參數(shù) |
Bs |
Br |
Hc |
Pu |
μi |
μm |
不確定度 |
1.0% |
1.0% |
1.5% |
1.0% |
5.0% |
2.0% |
重復(fù)性(恒溫) |
±0.5% |
±0.5% |
±0.5% |
±0.5% |
±3.0% |
±1.0% |
2、開(kāi)路樣品測(cè)量指標(biāo)：
被測(cè)參數(shù) |
Bs |
Br |
Hc |
Pu |
μi |
μm |
不確定度 |
2.0% |
2.0% |
2.0% |
2.0% |
10.0% |
5.0% |
重復(fù)性(恒溫) |
±0.5% |
±0.5% |
±0.5% |
±0.5% |
±3.0% |
±1.0% |
八、產(chǎn)品外形圖
