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电气测量技术-7,特斯拉计,（0,-1.2T,）0.1,JJG242-1995,磁通计 （0.1100）mWb 2*10,-3,JJG316-1983,磁强计 （0.0110）mT 1.0 JJG317-1983,磁感应量具25mT-1.2T1.0%JJG242-1995,亥姆霍兹线圈测量磁场,亥姆霍兹线圈是由一对半径为,R,，匝数 分别为,N,，相互平行，同轴放置的圆形线圈同向串联组成。并且这对线圈的距离,O,1,O,2,=,R,。,图1 亥姆霍兹线圈,亥姆霍兹线圈的磁场分布,毕奥-萨伐尔定律，在线圈轴线上距O点处的磁感应强度为：,在线圈的中心O点，,x=0,磁感应强度为：,O,1与,O,2在轴上一点合成磁感应强度为:,实验仪器,9.2 基本磁规律和磁单位,磁,单位,磁路定律,磁场的基本规律：安培环路定律,基本磁学量：B和H,磁感应强度,右图所示，磁感应强度定义为：,在国际单位中，磁感应强度的单位为：,9.2.1 基本磁学量,载流导体所产生磁场的方向判定,右手螺旋定则,磁通,磁通定义为：,是面积元d,s,的法线（n）与,B,之间的夹角。,在均匀磁场中，若截面,s,与磁感应强度向量,B,垂直，则上式可变为：,磁通量定义图,在国际单位制中，磁通的单位为韦伯（Wb），但在工程上有时仍用电磁制单位麦克斯韦，简称麦（Mx），它们之间的换算关系为：,磁场强度,磁场强度向量H:,单位:,单位换算：,Oe,9.2.2 磁场的基本定律,（1）,安培环路定律 （在真空磁场中）,磁场强度的切线分量上是连续的：,令:,（2）磁通连续性原理,穿过任意闭合面的磁通代数和恒等于零，即：,由此可知，磁感应强度的法线方向分量连续：,（3）,电磁感应定律,9.2.3 磁路定律,磁路,韦斯型电磁铁,和 分别表示主磁通和漏磁通。,磁路定律,无分支磁路,有分支磁路,磁学量单位及其换算关系,量及其符号,SI单位名称,CGS单位名称,换算关系,磁感应强度B,特斯拉(T),高斯(Gs),1T=10,4,Gs,磁通,韦伯(Wb),麦克斯韦(Mx),1Wb=10,8,Mx,磁场强度H,安/米(A/m),奥斯特(Oe),1A/m=1/80Oe,真空磁导率,410,-7,(H/m),1(无量纲),9.2.3 磁单位,磁化原理,（1）、一般材料的磁化原理,（2）铁磁质的磁化原理,（a）无外磁场时,B,0,B,/,（a）无外磁场时,（b）有外磁场时,B,0,（b）有外磁场时,磁化强度矢量,引入,磁化强度矢量,的概念,它定义为,单位体积内分子磁矩的矢量和,用 代表这个体积元内所有分子磁矩的矢量,和，用 代表磁化强度矢量，由上述定义可表达成下列公式：,9.3.1 铁磁物质的磁化,9.3 物质的磁性及分类,称为起始磁导率,称为最大磁导率。磁化曲线上任意一点B随H的变化率,原始磁化曲线,磁滞回线,B和H的 非线性,依赖关系 非单值 与经过何种磁化,过程相关。,如：,局部磁滞回线,的存在,铁磁物质在m和m点之间，经过反复十多次正、反向的磁化磁锻炼，得到一条稳定的对称于原点的磁滞回线,基本磁化曲线,基本磁化曲线,将在不同H,m,下的磁滞回线的正顶点连接，得到的曲线称为基本磁化曲线，简称磁化曲线。,退磁,外磁场在正、负之间反复变化，同时幅值逐渐减小，最后减到0，,既完成了铁磁材料的退,磁过程。,退磁过程,9.5.2 样品的退磁,退磁的方法,热退磁,交流退磁,超低频退磁,1 超低频退磁比较麻烦,使H的幅值逐渐降低，方向交替变化。,退磁的方法,超低频退磁,交流退磁,在实际测量中经常使用,（1）,（2）,磁化电流固定不调，将样品从螺线管中取出，慢慢远离螺线管。,3 热退磁,将样品加热到材料的,居里点,以上，再在无外加磁场的条件下，缓慢冷却至室温。,特点：退磁完全；操作手续麻烦，可能导致样品晶粒结构的变化。,在实际测量中，经常使用交流退磁的方法,（1）,（2）磁化电流固定不调，将样品从螺线管中取出，慢慢远离螺线管。,9.3.3 铁磁材料的分类,软磁材料,硬磁材料,矩磁材料,各种材料的磁滞回线,按用途基本上分三大类：,9.4 磁场的基本测量方法,9.4.1 冲击法,利用冲击电流测量磁场的方法,利用电磁感应定理进行磁场测量。,求 只要对e积分即可。,用检流计完成积分运算,注意：此法是国家标准推荐的方法，也是目前各级技术监督部门通常使用的方法。但由于操作步骤较繁，一般实验室和工程中很少使用。,9.4.2 磁通表法,磁通计法和冲击法的测量原理是相同的，不同的是完成积分运算的冲击检流计这里用,磁通计,来代替。,当测量线圈的横截面面积为S时，被测的测量线圈中平均磁感应强度的变化量,为,9.4.3 霍尔效应法,为霍尔元件提供激励,为测量系统调零提供零磁场标准,消除霍尔元件的不等位电位误差,9.5.1 磁性材料试样的准备,磁性材料使用,直流磁场磁化,测得的磁特性静态磁特性。,磁性材料使用,交变磁场磁化,测得的磁特性动态磁特性。,试样,取样,形状,代表性、随机性,：,对样品性能检测可获得一批材料的性能。,要尽可能简单方便,放在磁导计中的,棒形样品,截面为方形或长方形的,环形样品,要考虑,均匀磁化,的问题,9.5 静态磁特性的测量,9.5.1 磁性材料试样的准备,环的平均半径,环内平均磁场强度：,磁导计结构图,l为磁导计样品的长度。,很小，可忽略,9.5.3 用磁通表测量基本磁化曲线和磁滞回线,样品中磁感应度的测量,由,磁通表,间接测出。当磁化电流有一增量 变化时，测量线圈两端必会产生出感应电压脉冲，磁通表便有读数增量 。磁感应度增量,可由下式计算,为测量线圈的匝数,为样品的横截面面积,2.基本磁化曲线的测量电路,(1),退磁电路,：,将开关K,1,合向AC交流退磁,（B=0,H=0）,(2),磁化电路,：,磁锻炼,将开关K,1,合向DC,，使磁锻后样品中的磁场强度处于Hm。,磁化,(3),测量电路,用磁通表测量磁通，计算磁感应强度增量；,3.基本磁化曲线的测量步骤,（1）退磁：,开关K,1,合向AC获得,B=0,H=0,（2）磁锻：,将开关K,1,合向DC,获得稳定的闭合回路，使,磁场强度处于H,m,（即磁化电流为I,m,）,转换,K,2,。,（3）切断磁化电流,测量线圈W2,：,磁通计中的 与B,1,成正比。,（4）磁化电流,在测量线圈W,2,中,可得最大磁感应强度：,最大磁场强度：,在不同的磁化电流下，可测出对应的B,m,和H,m,值，,在坐标纸上连接这些点，就得到基本磁化曲线。,磁滞回线的测量,特点：原点对称，只要测量出一边即可。,思路：只要画出磁滞回线的一半，即可对称画出另一半。可知上面有3个特殊点a.d.c所对应的B和H，再测量其它点。,（1）测出B,m,与B,r,算出H,m,（2）在磁滞回线ad段上，B、H的测量：,测量线圈测出,（3）,在磁滞回线dc段上，B、H值的测量：,由Br开始：,测量线圈测出,使磁化电流沿着磁滞回线从e点C点a点变化a点。,(4)调节I的值重复，两步，即可测出一半磁滞回线，由对称性可画出完整的磁滞回线。,程,控,直,流,电,源,程,控,换,向,开,关,交直流,电流变,送器,交,直,流,电,压,变,送,器,W,1,W,2,控制总线,环形被测试样,I,U,f,A,数据采集系统,计,算,机,9.5.4 基于虚拟仪器的静态特性自动测量,在程序控制下完成直流电压的调节，以便获得测量所需的磁化电流。,退磁和磁化电流的关断和换向,完成磁化电流的测量,测量线圈感应电压的测量,在程序控制下完成直流电压的调节，以便获得测量所需的磁化电流。,9.6 动态磁特性的测量,9.6.1 用指示仪表测量动态磁化曲线,峰值,磁化线圈,W1,磁化电流I,测量线圈,W2,在交流磁化过程中，磁性材料的非线性必然导致磁化电流和感应电压是非线性的。为了便于比较规定,磁性能测试必须在正弦磁通下进行,峰值表,非正弦测量,峰值表,非正弦测量,峰值表,非正弦测量,峰值表,非正弦测量,在不同的磁化电流下，测得一系列得B,m,和H,m,，可画出交,流基本磁化曲线B,m,f（H,m,）方法简单，但准确度不高,9.6.2 测量动态磁滞回线,磁化线圈W1：,测量线圈W2：,经积分放大：,反映B的变化,Us与H成正比，反映H的瞬时值,9.6.3 基于虚拟仪器的动态磁特性自动测量,程,控,变,频,电,源,交流电流,变送器,交,流,电,压,变,送,器,数,据,采,集,系,统,W,1,W,2,环形被测试样,控制总线,i,A,V,计,算,机,在程序控制下完成交流电压的调节，以便获得测量所需的磁化电流。,测量线圈感应电压的测量,完成磁化电流的测量,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,