[发明专利]一种在开磁路中测量铁磁材料磁滞回线的方法及其装置

说明书

本发明公开了一种在开磁路中测量铁磁材料磁滞回线的方法及其装置，该装置包括磁通门探头、螺线管骨架、试样、线圈、电流方向切换开关、可调恒流源、微控制器和磁强计，该方法包含仪器校准、剩磁消除、初始磁化曲线测量、磁场强度递减阶段测量、磁场强度递增阶段测量、输出磁滞回线共六个顺序执行的步骤。本发明中的在开磁路中测量铁磁材料磁滞回线的方法和装置测量过程便捷、精度高、不损坏试样。

技术领域

本发明属于磁学测量领域，具体涉及一种在开磁路中测量铁磁材料磁滞回线的方法及其装置。

背景技术

铁磁材料广泛应用于各种工程领域，如变压器、电机、电感等。磁滞现象是铁磁材料的一个基本特性，磁滞回线能够反映铁磁材料的矫顽力、剩磁强度等重要参数，对于铁磁材料的性能具有重要意义。

磁滞回线是指将铁磁材料进行周期性磁化，磁感应强度B和磁场强度H之间呈现出的如图1中曲线abcdefa所示的B-H闭合曲线。具体而言，当磁场强度H从零增加到H_m时，试样磁感应强度B相应的从零增加到B_m(最大磁感应强度)，如图1中a点所示。之后，逐步减少磁场强度H，试样的磁感应强度B将沿曲线ab下降。当H降至零时，B值并不等于零，而是等于B_r(剩余磁感应强度)，如图1中b点所示。要使B值从B_r减小至零，必须加上一定的反向磁场，此反向磁场强度称之为矫顽力H_c，如图1中c点所示。铁磁材料所具有的这种磁感应强度B滞后于磁场强度H的变化现象，称为磁滞。磁滞回线也就是呈现磁滞现象的B-H闭合曲线。

已有的磁滞回线测量方法可以分为“线圈感应信号积分法”和“霍尔传感器法”两大类。

线圈感应信号积分法通过在环形或者方形闭合磁芯上绕制交流励磁线圈1和感应线圈2；然后在交流励磁线圈1中通入电流可调整的交流正弦信号，在感应线圈2的两端接积分电路。根据安培环路定理，交流励磁线圈1产生的交变磁场强度正比于励磁电流和线圈1的匝数；根据电磁感应定律，线圈2两端产生的感应电动势正比于线圈2的匝数和磁路中的磁感应强度。因此，线圈2两端积分电路的输出信号的幅值便可反映出磁芯中的磁感应强度。通过调整交流励磁线圈1中的电流值，同时检测感应线圈2积分电路输出的电压值，便可以得出磁芯在不同磁场强度下的磁感应强度，进而得出其磁滞回线。尽管线圈感应信号积分法具有原理简单、结果直观的优点，但是该方法存在以下不足：⑴对试样形状有特殊要求，试样形状必须为闭合的环形或者方形磁芯，以便形成闭合磁路；⑵属于接触式测量，测量过程繁琐，对于不同的试样，需要重新绕制励磁线圈和感应线圈；⑶需要高精度交流可调恒流源以及高精度的积分电路。