磁性材料测量

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(3)磁导率:
定义： B ,或 B
H
H
对于图5.1.2(a)中基本磁化曲线在接近H=0处的磁导率为:
i
lim
H 0
B H
称为初始磁导率。
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图5.1.3 软磁材料的磁导率曲线
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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。
G为冲击检流计，N为测量线圈匝数。
图5.2.2 用冲击法测量直流磁通
改变穿过测量线圈磁通方法： （1）如果被测的直流磁场是由通电 线圈产生的，切断线圈电流或者突 然改变线圈电流的方向，使线圈磁 通变化 或2 （2）如果被测磁通是永久磁铁或地 磁场产生的，可以把测量线圈从磁 场中迅速移到磁场为零的地方；或 者把线圈原地转动180°
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
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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
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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。
把K2由1投向2侧，互感器中初 级电流由I变为-I。
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感应电势使冲击检流计偏转：
在互感线圈中：
d M di 2IM
dt
dt
又因
Cm
所以
C
2M
m
I
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注意：此方法回路电阻为：R Rg Rh' Rn ，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
常数
am为冲击检流计第1次最大偏转角。
磁通变化量为：
2
1
Cq R N
m
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C 为磁通冲击常数为：
C RCq
磁感应强度B为： 磁场强度H为：
B S
H B 0 0S
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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：
B
C 2NS
m
磁场强度：
变化。
开关投向位置2 时：
R Rg Rh Rn
阻尼因数： P0 /(2 JW )
感应电势和电路参数有如下关系：
N d e iR L di
dt
dt
其中 i e L di R R dt
磁滞回线所包容的面
积代表一个激磁循环
所产生的磁滞损耗。 各环与B正向轴的交 点称为剩磁，与H负 向轴的交点称为矫顽 力。
软磁材料的剩磁和矫
顽力较小，回线很窄 ，磁滞损耗小。
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图5.1.2 磁性材料的磁化特性曲线 (a)软磁材料的磁滞回线族和基本磁化曲线
(b)硬磁材料的磁滞回线及次环
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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。
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N
d dt
Nm cowenku.baidu.comt
被测磁场的磁感应强度的幅值为：
磁通幅值：
Bm
m S
2U SN
m
2 N
U
磁场的幅值：
Hm
Bm 0
U为感应电势 的有效值
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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。
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用冲击法测量直流磁通：
➢ (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：
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m
Bm Hm
~
复数磁导率 :
•
~
B1
•
H1
B1 e j H1
1
j2
其中，
弹性磁导率: 1 B1 cos / H1
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线圈中的感应电势为： e N d iR L di
dt
dt
R为冲击检流计的电阻和测量线圈电阻之和。
对上式积分得： t2 N d dt R t2 idt L t2 didt
t1
dt
t1
t1 dt
因为t=t1和t=t2时，磁通均停止变化
磁通停止变化时： N(2 1) RQ 脉冲电量： Q Cqm Cq为冲击检流计的电量冲击
H
C
20 NS
m
测量C的电路如图5.2.3所示。
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测量磁通冲击常数：
图5.2.3 测量磁通冲击常数的电路
➢测量前，开关K1、K3闭合，K2 投向任一侧（如1），K4投向1 侧，调节电阻RP，改变互感器 的初级电流，使其达到一个合
适的值I。
➢调整好电流后，打开开关K3 ，准备测量，测量操作是迅速
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:
磁性材料在外磁场H的作用下，将 产生磁通密度B。
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图5.1.1 磁化曲线的非线性
(2)磁滞现象与静态磁化曲线:
磁通密度B与磁场强度H之间为非单值函数。即B的值 不仅与相应的H有关，还与材料以前的磁化状态有关。 主要是因为磁性材料具有滞后效应和粘滞性。
•
B1
B e jB1 1
H1 B1 粘性磁导率: 2 B1 sin / H1
•
H1 H1e jH1
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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：
表5.1.1 磁学量的度量单位
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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
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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： m sin t
图5.2.1 用感应法测量磁通的原理
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感应电势：e d dt