[其他]测量交流磁性的自校装置及方法

说明书

本发明属于磁学计量测试技术领域。

对软磁材料来说，大多是使用它们在交流磁场磁化下的特性。描述其交流磁性的参数有：交流磁化曲线、磁滞回线、峰值磁导率等。当前主要使用伏安法和交流磁性自动测量法等测量上述的交流磁性参数。而对这些交流磁性测量装置的校准是按照国家标准GB-3655-831983-05-02发布的《电工钢片（带）磁性能测量方法》进行的。按照该文件第7节“测量装置的检定”，对交流磁性测量装置的校准是采用计量部门发放的标准样品进行的。它是一种传统的校准装置和方法，在国内外广泛使用着。这种方法对交流磁化曲线量值传递的准确度在最好的情况下也只能达到±1.5%;标准样品的性能随时间、温度变化而变化，且这种变化是不可逆的;另外标准样品对外界电磁场干扰敏感，因此样品的保存条件要求复杂。

本发明的目的是用标准互感线圈替代标准样品，以消除标准样品随时间、温度、外界电磁场的影响，从而提高测量装置的校准准确度，同时，可以达到对交流磁性测量装置进行自校的目的。

本发明中测量交流磁性的自校装置，其发明要点在于采用标准互感线圈M替代标准样品，作为自校装置的组成部分。标准互感线圈M是不含铁芯的，无取向的，在交流工作状态下其精度为1×10^-3～1×10^-4。

该装置的磁通波形发生器铁芯，可采用圆环形的硅钢或铁镍合金材料。当为硅钢铁芯时，其外径可为80～110毫米，内径可为40～70毫米，横截面积可为4～5平方厘米，线圈初级匝数可为100～200匝，次级匝数可为100～300匝;当为铁镍合金材料时，其外径可为50～60毫米，内径可为30～40毫米，横截面积可为1～2平方厘米，线圈初级匝数可为50～80匝，次级匝数可为70～100匝。

本发明中测量交流磁性装置的自校方法，其发明要点在于使用上述测量交流磁性装置进行校准，是将标准互感线圈M的互感系数标称值视为标准量，同时电源频率f在400～5000赫范围内变化。当f调节为这个范围内某一值时，将电源U的输出电压调节在0.1～5伏范围内而进行自校。

对附图1所示的装置校准时，把标准互感线圈的互感系数标称值M视为标准量，另一方面在互感线圈的互感系数M₁值为已知的情况下，当电源频率f给定为某一值时（f的范围为400～5000赫），可在0.1～5伏范围内调节电源U的输出电压值U。对于一个U值，可对应的由电压平均值测量仪表Ｕ₁、Ｕ₂测量出一组Ｕ₁、和Ｕ₂值，将5～10组Ｕ₁和Ｕ₂值分别代入公式

M＝M₁Ｕ₂/Ｕ₁

计算出标准互感线圈的互感系数M值，这样可相应求出5～10个M值，然后取算术平均值。把由此得到的计算值和标称值进行比较，即可得到校准误差，从而对这种交流磁性测量装置进行了校准。根据误差分析和在“软磁材料音频磁特性国家标准装置”（该装置由陕西省计量院研制，1979年11月9日国家计量局委托陕西省计量局组织鉴定，同意作为我国软磁材料音频磁特性国家标准装置。之后中国计量科学研究院复制一套）上的实验表明，当电压平均值测量仪表Ｕ₁和Ｕ₂的误差小于±0.1%，互感线圈的互感系数M₁的误差小于±0.1%时，本发明的校准准确度优于±0.5%，比一般的标准样品法准确度高3倍。

在磁测量中，大量遇到的是失真波形，当在高磁感应下进行测量时，磁场和磁通波形的畸变是极为严重的，失真度达到30～40%，为了模拟到能在这种畸变的波形下进行校准，发明人研制了一种磁通波形发生器，其结构在前述的自校装置的发明要点中已经说明。在交流磁性测量装置中增设了磁通波形发生器以后，就可以在各种畸变波形下进行校准。对附图2所示的装置进行校准时，其方法步骤完全同于对图1所示的装置进行校准的方法步骤。

用标准互感线圈和带（或不带）磁通波形发生器的技术方案，同样适用于校准另外一种伏安法测量交流磁性装置（该装置的初级回路电流峰值由电阻测量）。