HT600軟磁材料磁特性測量儀第4頁共10頁概述 HT600軟磁材料測試儀是由計算機(jī)控制主機(jī)并接收主機(jī)發(fā)生的訊號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及控制的閉環(huán)系統(tǒng)，它能準(zhǔn)確地顯示磁性材料磁特性軌跡，并打印出測試數(shù)據(jù)及圖形。技術(shù)性能磁通量程部分測量范圍：1Wb~1Wb測量量程：1，10，100，1000（mwb）輸入電阻：10k，100k，1M，10M測量精度：±0.5（滿度）±0.5（讀數(shù)）磁場強(qiáng)度部分（用磁化電流來換算）測量范圍：±0.001~±5A電流量程選擇：±0.05A，±0.2A，±0.5A，±2A，±5A電流精度：±2（滿度）磁化電流最大功率±20V/2A，±8V/5A測量的參數(shù)有Br,Bs,Hc,i,m等掃描輸出速率：更改計算機(jī)操作界面上的“采樣時間”選擇框，進(jìn)行速度快慢選擇。使用環(huán)境及物理性能環(huán)境濕度：10℃～35℃相對濕度：20％～80％供電電源：220VAC50Hz儀器尺寸：480×500×200mm儀器重量：23Kg包裝條件：溫度范圍：25℃～55℃濕度范圍：20％～80％工作原理軟磁材料測量儀由以下兩部分組成：主機(jī)（包括積分器，功率電源，功率放大器）計算機(jī)控制系統(tǒng)測量原理如下圖：計算機(jī)在系統(tǒng)軟件的驅(qū)動下由采集卡發(fā)出模擬訊號控制主機(jī)的功率放大器，功率放大器輸出電流經(jīng)過磁性材料樣品的初級對樣品進(jìn)行有規(guī)律的磁化，樣品的次級（N2）上產(chǎn)生感應(yīng)電壓e2，此電壓經(jīng)過RC積分器積分后在輸出端產(chǎn)生與樣品磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比的電壓訊號輸入采集卡的AI0接口后輸入到計算機(jī)，同時在分流器上采集的電流和流過N1線圈上的電流相等，通過系統(tǒng)軟件的控制及處理后在顯示器上顯示測試圖形及數(shù)據(jù)，并在打印機(jī)上打印輸出測量結(jié)果達(dá)到永久保存數(shù)據(jù)的目的。在樣品上繞上初級線圈N1和次級線圈N2，在初級線圈中通一電流I（A），從而在樣品中產(chǎn)生一磁場H（A/m），同時在樣品中產(chǎn)生了磁通Ф（wb），當(dāng)此磁通發(fā)生變化時就在樣品次級N2中產(chǎn)生一感應(yīng)電壓e2(V)，它應(yīng)滿足下列關(guān)系式：e2=N2(dФ/dt)10-8(V)dФ=（1/N2）e2dt108Ф=(1/N2)∫e2dt108，B=Ф/A=108/(N2A)∫e2dtH=0.4N1I/=KI（對圓環(huán)）式中：為樣品的平均直徑（cm）=（D內(nèi)+D外）/2N1為樣品的初級繞組線圈數(shù)N2為樣品的次級繞組線圈數(shù)I為初級磁化電流（A）A為樣品的橫截面積（cm2）B為磁感應(yīng)強(qiáng)度（Gs）H為磁場強(qiáng)度（Oe）K為比例系數(shù)例如：我們測量一個1J50坡莫合金軟磁圓環(huán)的磁性能。該圓環(huán)的外徑D外＝4cm（40mm）內(nèi)徑D內(nèi)＝3.2cm（32mm）高度h＝0.5cm（5mm）。如果我們要測量10奧斯特（10Oe）磁場狀態(tài)下的磁性能，則N1、N2的大小估算如下：1、N1的計算因為H=0.4N1I/L對圓環(huán)樣品而言，平均磁路長度L＝=eq\o(\s\do-8(１),\s\do0(－),\s\do8(２))（D內(nèi)+D外）則H（Oe）=0.4N1I/=0.4N1I/N1I＝H/0.4當(dāng)H＝10Oe＝eq\o(\s\do-8(１),\s\do0(－),\s\do8(２))（4.0+3.2）＝3.6cm時則N1I＝（10×3.6）/0.9＝40取N1＝25則I＝1.6A可以選擇2A電流兩場，H定標(biāo)值為0.8N2的計算同樣以上述規(guī)格樣品為例進(jìn)行估算：Ф＝B×N2A作為均勻樣品截面積處處相同則A＝eq\o(\s\do-8(１),\s\do0(－),\s\do8(２))（D外－D內(nèi)）×h以樣品數(shù)據(jù)代入A＝eq\o(\s\do-8(１),\s\do0(－),\s\do8(２))（4.0-3.2）×0.5＝0.2cm2樣品的飽和B以15000Gs計算則Ф＝15000×0.2×N2＝3000N2一般可取Ф最大值在10mwb量程內(nèi)，如取N2＝100則Ф＝300000MaxWell=3mwb通常軟磁樣品是用迭片或卷狀制作。這里h應(yīng)為每片厚度之和。否則需要引入迭片系數(shù)。因此往往用重量、密度及平均磁路長度來計算截面積A。A＝重量P/（密度e×磁路長度L）。在分流器上取出的電壓e1經(jīng)過H定標(biāo)運(yùn)算（軟件處理）后輸入計算機(jī)，N2上感應(yīng)電壓e2通過積分器得到積分值后經(jīng)過B定標(biāo)得到磁感應(yīng)B值（軟件處理）經(jīng)過系統(tǒng)軟件處理后畫出磁特性曲線。儀器前面板示意圖說明電源開關(guān)磁通計部分功率輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)樣品連接插座掃描波形控制開關(guān)準(zhǔn)備-啟動轉(zhuǎn)換開關(guān)磁化電流及輸出電壓指示電流輸出切換板儀器的結(jié)構(gòu)積分放大器由自校零集成電路為主體構(gòu)成積分電路，用3eq\o(\s\do-8(１),\s\do0(－),\s\do8(２))位顯示，最大值為1999。測量量程分為四檔，1，10，100，1000（mwb）積分電阻由高穩(wěn)定度的金屬膜電阻組成，積分電容則用高穩(wěn)定吸收損耗極小的聚苯乙烯電容，使積分器能穩(wěn)定地工作。功率電源及功率放大器功率電源提供了功率放大器的最大正負(fù)電壓，功率放大器和負(fù)載分流器組成正負(fù)連續(xù)可變并過量的一個恒定電流，由系統(tǒng)軟件控制D/A輸出進(jìn)行控制最大磁化電流。計算機(jī)系統(tǒng)使用目前586或更高平臺的計算機(jī)，軟件開發(fā)是基于功能強(qiáng)大的虛擬儀器開發(fā)平臺，數(shù)據(jù)采集卡采用了PCI9118DG型號的數(shù)據(jù)采集卡，打印機(jī)和顯示器可根據(jù)用戶要求配置。使用方法準(zhǔn)備階段，按機(jī)箱后板接線將主機(jī)接好。將計算機(jī)與打印機(jī)，顯示器，鼠標(biāo)器，鍵盤連接。數(shù)據(jù)采集卡的輸入端和主機(jī)的模擬輸出端相連接。磁性樣品和主機(jī)相連接：初級N1接電流輸出端、次級N2接積分器輸入端。開啟電源后a、數(shù)字表顯示讀數(shù)，按“復(fù)位”按鈕，則顯示為“0”。調(diào)節(jié)積分器漂移，如使數(shù)字表顯示的讀數(shù)變慢則表示漂移調(diào)節(jié)方向正確，直到數(shù)字表顯示的讀數(shù)在短時期內(nèi)保持不變，則認(rèn)為漂移基本調(diào)節(jié)完畢，按“復(fù)位”按鈕使數(shù)字顯示為0。b、功率放大器放置“準(zhǔn)備”（STANDBY）c、打開計算機(jī)，顯示器，打印機(jī)的電源（如不準(zhǔn)備打印，則打印機(jī)可不接）d、確定樣品的有關(guān)參數(shù)，D外，D內(nèi)，厚度，應(yīng)該繞的匝數(shù)N1、N2。按系統(tǒng)軟件的操作說明，打開至材料輸入?yún)?shù)界面，按軟件操作說明指示，輸入初級線圈N1，次級線圈N2，樣品外徑D外（mm），內(nèi)徑D內(nèi)（mm）環(huán)形樣品的厚度h（mm）,最大磁場強(qiáng)度Hm（A/m），最大磁感應(yīng)強(qiáng)度B（mT）e、確定電流量程I（A）及H定標(biāo)值數(shù)據(jù)值可按材料參數(shù)界面選擇積分器的量程設(shè)置在界面上提示的磁通量程值。軟件使用說明在計算機(jī)操作界面上點擊執(zhí)行程序圖標(biāo)，進(jìn)入主操作界面。雙擊操作界面最下方的“參數(shù)”控制按鈕，進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置界面”c、在測試條件參數(shù)框內(nèi)輸入以下參數(shù)：測試日期：由計算機(jī)自動生成。測試人員、環(huán)境溫度、公司名稱、樣品編號、樣品形狀、樣品材料、樣品尺寸，由操作人員自行輸入。在樣品測量參數(shù)框內(nèi)輸入以下參數(shù)：初級線圈匝數(shù)：繞在環(huán)形樣品上用以產(chǎn)生磁化電流的線圈的圈數(shù)。次級線圈匝數(shù)：繞在環(huán)形樣品上用以感應(yīng)樣品產(chǎn)生的磁通變化的線圈的圈數(shù)。磁場測量范圍：設(shè)定最大磁化場產(chǎn)生的數(shù)值。樣品測量溫度：測量時的環(huán)境溫度。磁通量程：依據(jù)公式計算選擇測量量程，盡可能配合放大增益的要求。環(huán)狀樣品：選擇被測樣品磁路的計算方法，選擇不同的方法則在下方的數(shù)據(jù)框內(nèi)填入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。測量類型選擇：選擇回線測量還是磁化曲線的測量。導(dǎo)出參數(shù)：依據(jù)已輸入的參數(shù)，由計算機(jī)自行計算出的參數(shù)。公司名稱：輸入相應(yīng)的公司名稱。在參數(shù)輸入界面的最下方點擊“OK”則確認(rèn)所輸入的參數(shù)，軟件自動切換至操作界面。e、在測量完一個樣品后，可點擊“保存”鍵，數(shù)據(jù)將保存在執(zhí)行程序的同一目錄下的“data”文件夾內(nèi)。點擊“打開”鍵則可在該目錄下選擇已保存的文件。測量·按軟件操作程序說明操作輸入所有的參數(shù)。·功率放大器的準(zhǔn)備狀態(tài)至工作狀態(tài)·重新調(diào)節(jié)積分器漂移，并復(fù)位至0·用鼠標(biāo)點擊操作界面中的“啟動”按鈕則測量開始。·測量完畢界面上顯示出下列波形，電流掃描波形積分的B輸出波形磁化電流波形測試結(jié)果（磁滯回線）波形⑤按系統(tǒng)軟件操作程序選擇打印，還是存盤，或者調(diào)用某一次的測試結(jié)果。一次測定結(jié)束，系統(tǒng)回到材料測定界面的狀態(tài)，重新輸入?yún)?shù)，準(zhǔn)備進(jìn)行第二次測量。注意事項1、功率輸出為40VA，如果輸入的電壓在+20V/2A之內(nèi)。則開關(guān)打到準(zhǔn)備1測量。如電流大于+2A，則開關(guān)打到準(zhǔn)備2，但這時不能超過其功率輸出40VA。即電壓不能超過8V。2、出廠時反饋系數(shù)，增量，及電壓輸出已調(diào)節(jié)好，不能隨意改動。3、當(dāng)更換樣品時，需把功率放大器的功能開關(guān)放至STAND-BY（準(zhǔn)備）狀態(tài)，以保護(hù)功放不會受大電流長期通入。4、當(dāng)測試樣品時，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有一電流流過N1時，應(yīng)先把功放功能放至STAND-BY（準(zhǔn)備）狀態(tài)，重新測試，或打開DAQ文件，使D/A輸出為“0”。5、當(dāng)樣品次級線圈存在內(nèi)阻R2，因此在定量計算時會產(chǎn)生B值偏低的現(xiàn)象，實際的計算公式應(yīng)對此進(jìn)行修正。M=磁通量程×B定標(biāo)器×(1+R2/Rin)Rin為積分器的輸入阻抗當(dāng)R<<Rin時，后項可忽略。維修和保養(yǎng)當(dāng)機(jī)器不能正常工作時，可以將計算機(jī)和主機(jī)分別檢查。計算機(jī)：1、A/D卡有否插緊。2、計算機(jī)有否存在病毒。3、各連接線有否斷線，或接觸不良。主機(jī)：1、斷開和計算機(jī)的連接線，功放的輸入短路，檢查功放輸出是否為0。2、外接電位的模擬電壓量輸出，觀察輸出變化有否異常。3、積分器單獨檢查，用伏秒法或按入測量線圈觀察