测量软磁材料直流磁导计的方法

1.试样

用于A类磁导计的试样的最小长度为250mm，用于B类磁导计的试样的最小长度为100mm，其最小横截面积为10mm²，最大横截面积为500mm²。试样的横截面积应由试样长度方向均匀分布的各相关尺寸点的多次测量结果确定。横向尺寸应采用千分尺沿试样长度方向按约10mm的间隔进行测量。由这些测量结果计算平均横截面积，相关的测量不确定度应在±0.5%的范围内。最大和最小横截面积之间的极差应不超过平均横截面积的0.5%。

1）圆形、正方形、矩形或六角形的均匀横截面的棒状试样。试验需要时，应对试样进行机械加工，使得试样与磁极靴的间隙减到最小，对与磁极靴接触的试样表面进行车削或研磨加工时应充分冷却，避免材料受热。

2）对于板材或带材，应分别在平行于和垂直于轧制方向剪取两个宽度为30mm的条形试样，用于后续测量。

2.磁导计

磁导计的配置如图8-19和图8-20所示。试样夹在两块钢制的磁轭中间，这两块磁轭为试样提供闭合磁路。对于圆形或方形条状试样的测试，需要两对用低碳钢或软铁制成的磁极靴，每一对都应尽可能加工成与试样密合的形状。磁极靴的磁导率要足够高，以便为试样与磁轭之间的磁通提供低磁阻通路。

3.试验装置

装置的连接如图8-21所示。

直流电源E（一个波动量小于0.1%的直流稳定电源，或者一个电池）通过转换开关S₁与磁化绕组W₁相连，如果使用两极电流源，则不需要转换开关S₁。当开关S₂闭合时，磁化回路中的电流由电阻器R₁控制。

如果使用的稳定电源能对输出电流进行控制，则不需要电阻器R₁。由此可按连续记录的方式测定正常磁化曲线和磁滞回线。对于逐点记录的方式，则要使用开关S₂和电阻器R₂测量磁滞回线。次级回路由围绕试样的探测线圈及与之连接的磁通积分器构成。

图8-19 典型A类磁导计

a）典型A类磁导计侧视图 b）典型A类磁导计A—A剖视图 c）典型A类磁导计磁极靴示意图

图8-20 典型B类磁导计

a）典型B类磁导计侧视图 b）典型B类磁导计俯视图 c）典型B类磁导计的磁极靴示意图

图8-21 双磁轭磁导计测定试样的正常磁化曲线和磁滞回线的电路原理图

4.用A类磁导计测定磁场强度

把长约10～50mm的探测线圈与磁通积分器相连接。磁通积分器应按规定的方法进行校准。

图8-22 同心型磁场强度探测H线圈

a）上下两线圈正向串联 b）内外两线圈反向串联

探测线圈通常包括两个线圈，分别安装在试样相对的两边，并正向串联，如图8-22a所示；或者两个线圈与试样同轴绕制，并反向串联，如图8-22b所示。线圈应绕在无磁性和不导电的骨架上。由磁通积分器的示数读出其磁场强度。

5.用B类磁导计测定磁场强度的变化

连接磁通积分器与空心线圈，如图8-23所示。

磁场强度的变化由下式计算：

式中 ΔH——磁场强度的变化，单位为A/m；

K_H——磁通积分器H的校准常数，单位为V·s；

（NA）——H线圈的有效面积与匝数的乘积，单位为m²；

a_H——磁通积分器H的示值；

μ₀——磁性常数，其值为4π×10^-7，单位为H/m。

图8-23 磁场强度测定的空心线圈系统示意图(www.xing528.com)

6.磁通密度的测量

将一个长度为10～50mm的磁通感应线圈（B线圈）（见图8-24）与磁通积分器连接。磁通积分器应按规定的方法校准。由于线圈的空气磁通的存在，应当对磁通密度值进行修正，其修正量的大小取决于磁场强度的高低以及试样与磁通感应线圈的相对横截面积。

图8-24 围绕试样的磁通感应线圈（B线圈）示意图

磁通密度的修正值B_C由下式得出：

式中 A——试样的横截面积，单位为m²；

B——测得的磁通密度，单位为T；

H——磁场强度，单位为A/m；

A_C——磁通感应B线圈的横截面积，单位为m²；

μ₀——磁性常数，其值为4π×10^-7，单位为H/m。

也可以采用另一种方式进行补偿，即将一个补偿线圈与磁通感应线圈串联反接，补偿线圈的有效面积和磁通感应线圈与试样之间的空气间隙面积相等。

磁通密度的变化ΔB由下式计算：

式中 ΔB——磁通密度的变化，单位为T；

A——试样的横截面积，单位为m²；

N₂——磁通感应线圈的匝数；

K_B——磁通积分器B的校准常数，单位为V·s；

a_B——磁通积分器B的示值。

还可以测量磁极化强度，并用测量值和磁场强度计算磁通密度，计算公式如下：B=μ₀H+J （8-33）

式中 B——磁通密度，单位为T；

H——磁场强度，单位为A/m；

J——测得的磁极化强度，单位为T；

μ₀——磁性常数，其值为4π×10^-7，单位为H/m。

7.正常磁化曲线的测定

（1）连续记录方法　连续记录点方法与软磁材料直流磁性能的环样测量方法相同。

（2）逐点记录方法　在磁化绕组W₁中通以小电流，并通过转换开关S₁反复换向约10次，以使试样的材料处于稳定的循环状态。在此操作过程中，应闭合开关S₃和S₄以保持磁通积分器在零位。打开开关S₃和S₄，磁场强度和磁通密度或磁极化强度的值由对应的磁通积分器示值给出。通过持续增加电流并重复这一步骤，可绘制出正常磁化曲线。在测量过程中，磁化电流不应出现减小，否则试样应再次退磁，并重新进行测量。

8.完整磁滞回线的测定

先将磁通积分器调零，然后在磁化绕组W₁中通过足以产生预定最大磁场强度的电流。慢慢减小该电流至零，变向，再增大至其最大负值，回调至零，再变向并增大至其最大正值。为了使试样的磁化能跟随外加磁场变化，应有足够的时间完成这个循环，通常时间为30～60s（有的材料，如纯铁，可能需要更长一些的时间），但也要避免随着时间延长探测部件的零点产生明显的漂移。

9.剩余磁通密度的测定

对给定的磁滞回线，材料的剩余磁通密度是当磁场强度为零时的磁通密度，单位为T，应由磁滞回线上的Q点位置或对称的T点位置确定。

10.矫顽场强度的测定

对给定的磁滞回线，材料的矫顽场强度是当磁通密度为零时的磁场强度值，单位为A/m，应由磁滞回线上的R点位置或对称的U点位置确定。