[发明专利]一种纳米晶旋转磁特性测试系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种纳米晶旋转磁特性测试系统及测量方法，属于纳米晶材料磁特性测量设备，涉及纳米晶材料旋转磁特性测量装置和测量方法。包括NI工控机、LabVIEW信号发生和采集板卡、旋转磁特性测试仪、功率放大器、阻抗匹配电容箱、B‑H复合磁传感器及差分放大电路；本发明两正交磁路采用对称式双轭结构，两磁路独立励磁，可根据实际工况进行圆形、椭圆形和平面内任意方向上的交变励磁。B‑H复合磁传感器由两个H线圈以及四根探针组成，两窗口方向垂直的H线圈绕制在可拆卸的方形内环PCB基板上用于测试两个正交方向上的磁场强度H，四根钢针安装于外PCB基板上，两个探针为一组，测试两个方向的磁通密度B。外PCB基板设计焊点和导线固定孔。测试样品两侧设置匀场保护层，保证测试区域的均匀性，提高测试精度。

技术领域

本发明涉及一种纳米晶旋转磁特性检测装置，具体涉及一种纳米晶旋转磁特性测试系统及测量方法。

背景技术

纳米晶铁心三相高频变压器的T型结合处存在旋转磁场，产生旋转损耗，采用已有的环形样件测试方法不能测试旋转磁场，难以实现纳米晶铁心三相高频变压器损耗的精确计算，因此需要搭建纳米晶旋转磁特性测试装置。纳米晶旋转磁特性检测基于法拉第电磁感应定律及交变磁场下的涡流效应获取样品中的磁场信号。通过两对轴向正交的励磁绕组对样品进行励磁，通过LabVIEW反馈控制程序可以精确的控制磁场空间轨迹；通过紧贴于样品表面的结合探针和感应线圈的B-H复合磁传感器对样品中磁场信号进行检测。

已有技术的磁特性检测装置，磁路结构采用单C环结构，磁路对称性差；励磁绕组采用矩形结构窗口利用率低，漏磁问题突出；磁路材料为硅钢片，高频下具有较高的铁心损耗，发热问题严重。已有技术的检测装置不能实现高频下旋转磁特性的模拟。

已有技术的磁特性检测装置，B和H传感器集成度低，需要较大的磁场均匀区域，B传感器采用打孔的方式，容易破坏样品的磁特性；在导线穿孔的过程中容易造成导线绝缘的破坏，造成匝间短路，影响测试结果；H传感器置于B传感器上方，将导致H传感器与样品表面的距离增大，增加测试误差，不置于H线圈上方又会增加磁场均匀区域面积需求。

发明内容

1、发明目的：

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明提供了一种纳米晶旋转磁特性测试系统，以及样品在圆形旋转磁场，椭圆形旋转磁场以及平面任意方向交变磁场下的磁特性检测方法。

2、技术方案：本发明提供如下技术方案：

一种纳米晶旋转磁特性测试系统，包括NI工控机，与工控机相连LabVIEW信号发生和采集板卡，LabVIEW板卡的信号输出端依次连接功率放大器，旋转磁特性测试仪，阻抗匹配电容箱，大功率水冷电阻作为系统的励磁回路；植入测试仪中的B-H复合磁传感器经屏蔽线分别经过差分放大电路，LabVIEW板卡的信号输入端作为系统的采集回路；NI工控机设置励磁信号，励磁信号经过功率放大器放大后驱动两对轴向正交的励磁绕组，阻抗匹配电容箱用于与励磁电感发生谐振，提高励磁电流以更易实现样品充分磁化。植入到测试样品表面的B-H复合磁传感器检测磁场信号，经屏蔽线输入到差分放大电路中进行微小信号的放大，信号放大后输入到LabVIEW信号采集端，通过工控机进行数据的处理与存储。

纳米晶旋转磁特性测试仪励磁磁路包括铁心、铁轭、铁心极头以及极头端面。铁轭处与固定装置相连；

两对梯形分段式励磁绕组绕置在励磁铁心处，分段式励磁绕组采用litz线进行绕制；第一段、第二段和第三段分别具有1、2和3个抽头，每个抽头之间的绕组匝数相同，励磁绕组绕制完成后进行环氧树脂浇筑，绕组与铁心间进行浇筑固定；

立方体传感箱与极头间方形区域面积相同，便于实现极头端面与样品的紧密接触。四根方形柱位于底座的四角，支撑定位板、匀场保护层和样品。样品和匀场保护层由四角带有缺口的纳米晶薄片制成。传感箱上顶盖采用螺丝固定可拆卸，定位板与定位板之间放置样品，定位板与底座、顶盖之间放置匀场保护层。定位板中心掏空以嵌入B-H复合磁传感器。