1、第一節(jié) 概述 第二節(jié) 磁場的測量 第三節(jié) 磁性材料的測量,第六章 磁的測量,Electrical Measure,本章要點,電磁測量包括電測量和磁測量，但磁的測量在工程上用的較少，一般多在設(shè)計和研究領(lǐng)域中使用。在生產(chǎn)磁性材料的工廠，如硅鋼片廠、磁鋼廠，使用的多是專用裝置，這些裝置在一般工廠并不常見，所以本章只介紹磁測量的的基本內(nèi)容和基本原理，以及通用的磁測量裝置，為將來可能從事磁測量工作的同學打下一個基礎(chǔ)，在介紹中，也暫不涉及測量中的具體技術(shù)問題。,第一節(jié) 概述,磁測量包括兩個方面 一.磁場測量 1、磁場：運動電荷（電流）的周圍空間存在著一種特殊的物質(zhì)。磁場是一種看不見，而又摸不著的特殊物質(zhì)。

2、磁體周圍存在磁場，磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的。 2、磁感應(yīng)強度 B 是表示磁場空間某點的磁場強弱和方向的物理量。它是矢量。磁場對電流(或運動電荷)有作用，而電流(或運動電荷)也將產(chǎn)生磁場。 3、磁感應(yīng)強度 B 在面積 S 上的通量積分稱為磁通,4、磁場強度 H 是計算磁場時常用的物理量，也是矢 量。它與磁感應(yīng)強度矢量的關(guān)系為,工程上常根據(jù)安培環(huán)路定律來確定磁場與電流的關(guān)系,5、磁導率是表示磁場空間媒介磁性質(zhì)的物理量， 是物質(zhì)導磁能力的標志量。 前面已導出環(huán)形線圈的磁場強度 H ，可得磁感應(yīng)強度 B 為,磁場測量就是測量某個空間或某個位置 的磁場強度、或磁感應(yīng)強度。例如建造一 個磁隔離

3、室，就需要測量室內(nèi)磁場是否完 全被屏蔽。又例如對磁鐵進行充磁或退 磁，就需要測量充磁或退磁的磁場強度是 否足夠。,二.磁性材料的磁性能測量 磁性材料：由過渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等組成的 能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì)。 非磁性材料：如空氣、銅、鋁和絕緣材料等。,圖 磁化曲線,硬磁材料,硬磁材料的磁滯回線寬，剩磁和矯頑力較大（在120-20000A/M，甚至更高），因而磁化后，它的磁感應(yīng)強度能保持，適宜于制作永久磁鐵。,軟磁材料,軟磁材料（如硅鋼片）的磁滯回線窄，矯頑力?。ㄒ话阈∮?20A/M），但它的磁導率和飽和磁感應(yīng)強度大，容易磁化和去磁，通常用于制造電機、變壓器和電磁鐵。,磁性材料的磁性能

4、表現(xiàn)在它的磁化曲線和 磁滯回線上，所以測量磁性材料的磁性能，實 際上就是測定磁化曲線和磁滯回線。由于材料 在直流狀態(tài)下和在交流狀態(tài)下的表現(xiàn)各異，所 以要根據(jù)需要，按實際工作條件，測量其直流 磁特性或交流磁特性。,磁化曲線,磁化曲線是表示物質(zhì)中的磁場強度H與所感應(yīng)的磁感應(yīng)強度B或磁化強度M之間的關(guān)系。,鑄鐵、鑄鋼及硅鋼片的磁化曲線,磁滯回線,當鐵磁質(zhì)達到磁飽和狀態(tài)后，如果減小磁化場H，介質(zhì)的磁感應(yīng)強度B并不沿著起始磁化曲線減小，B的變化滯后于H的變化。這種現(xiàn)象叫磁滯。 在磁場中，鐵磁體的磁感應(yīng)強度與磁場強度的關(guān)系可用曲線來表示，當磁化磁場作周期的變化時，鐵磁體中的磁感應(yīng)強度與磁場強度的關(guān)系是一條

5、閉合線，這條閉合線叫做磁滯回線。,圖2 同一鐵磁材料的 一簇磁滯回線,圖1 鐵磁質(zhì)起始磁化 曲線和磁滯回線,圖 3 鐵磁材料與H并系曲線,磁滯現(xiàn)象： 鐵磁材料的磁化過程是不可逆的。,反向減小H到0，則B沿de到Br。H按原方向增加經(jīng)ef到Hc；繼續(xù)增大H，則B沿fa回到原來飽和狀態(tài)。,當鐵磁質(zhì)達到飽和后，減小H，B沿圖ab下降；當H=0時BBr，稱為剩磁。當HHc時，B=0，bc段是退磁曲線 Hc稱為矯頑力；反向繼續(xù)增大H，鐵磁質(zhì)反向沿cd段達到飽和；,-Hc,-Br,Br,常用磁性材料的最大相對磁導率、剩磁及矯頑磁力,材料名稱,返回本章首頁,第二節(jié) 磁場的測量,一、用沖擊檢流計測量磁通 沖擊

6、檢流計：一種特殊結(jié)構(gòu)的磁電系儀表，主要用 于測量暫短的脈沖電量。,沖擊檢流計特性：沖擊檢流計的可動線圈具有較大 的慣性，若與另一測量線圈相連接，則測量線圈所感應(yīng) 的瞬時電流與持續(xù)時間的乘積與沖擊檢流計的可動線圈 的最大偏轉(zhuǎn)角成正比。,沖擊檢流計測量磁通原理： 測量磁場時將測量線圈移進到被測磁場，從沖擊檢流計的最大偏轉(zhuǎn)角，求得測量線圈所處的空間的磁通變化量。,若從被測磁場移出，磁通變化量即等于磁通量，若將測量線圈旋轉(zhuǎn)180，磁通變化量等于磁通量兩倍。,二、磁通計 磁通計又稱“韋伯計”，是一種特殊結(jié)構(gòu)的磁電系檢流計。 1.磁通計結(jié)構(gòu)：磁通計使用高阻尼、無反作用游絲的 磁電系儀表，偏轉(zhuǎn)后可動線圈會停

7、留在最終位置，不會因 為斷電而退回零點。因此可以用來測量偏轉(zhuǎn)角的最大值， 開始測量時可用復位按鈕將指針調(diào)回到零點位置。然后將 測量線圈移進或移出磁場，測定偏轉(zhuǎn)角的最大值。,2. 磁通計測量原理： 將測量線圈移進被測磁場，或從被測磁場移出，測量線圈所感應(yīng)的電動勢可按下式求出,也就是磁通計的偏轉(zhuǎn)角與被測磁通變化量成正比。,三、高斯計 高斯計也就是特斯拉計，是利用半導體霍爾效應(yīng)原理 檢測磁性材料或物體上的一個點及一個面的磁感應(yīng)強度的 儀器。其主要部件是霍耳探頭、電子線路和指示電表。 霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，當電流垂直于外磁場通 過導體時，在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之 間會出現(xiàn)電勢差，這

8、一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。這個電勢差也 被叫做霍爾電勢差。,返回本章首頁,高斯計是利用半導體的霍爾效應(yīng)來測量磁感應(yīng)強度的儀器。 若用電壓表測量，就 可以根據(jù)的電壓值求出對 應(yīng)高斯值，或者直接在電 壓表的標尺上，用高斯值 刻度，即構(gòu)成了高斯計。,第三節(jié) 磁性材料的測量,一、磁性材料測量方法 要測量磁性材料的性能首先要把待測材料制成試樣并在試樣上繞制線圈，然后根據(jù)材料的工作條件，測量它的直流或交流磁特性。測量時要求樣品內(nèi)部磁場必須分布均勻。試樣可制成環(huán)狀、棒狀或條狀。,二、用沖擊電流計測量磁性材料直流磁特性用沖擊電流計測量磁特性步驟 第一步：測定沖擊電流計的磁通沖擊常數(shù),圖中先將開關(guān) 投向右邊，由電流表

9、測出通過互感的電流值，記下沖擊電流計測出的最大偏轉(zhuǎn)角。,若式中M 為已知， 可從上式求得 值。,用沖擊電流計測量磁特性步驟 第三步：測量基本磁化曲線 從最大磁感應(yīng)強度的較小的值開始，依次改變磁化電流，將每次磁化電流值代入安培環(huán)路定律的公式，求出磁場強度H，再用沖擊電流計測出磁感應(yīng)強度B，根據(jù)每次對應(yīng)的H、B。即可畫出基本磁化曲線。,用沖擊電流計測量磁特性步驟 第四步： 測定磁滯回線 由于磁滯回線是對稱的，所以只要測出磁滯曲線的一個半邊，另一個半邊就可以按對稱原則畫出。測量時勵磁電流可以從最大值開始，然后逐漸調(diào)小，直至等零。然后再從零向負向最大值調(diào)節(jié)，至負最大值為止。之間可以取若干點。測量順序如下式。,三、交流磁特性的測量 交流磁特性是指磁性材料在交變磁場反復磁化時所測出的 H-B 關(guān)系曲線。并稱為動態(tài)磁滯回線。 若交變磁場的磁場強度最大值不同，所形成的動態(tài)磁滯回線也不同，將不同的動態(tài)磁滯回線頂點連起來，即形成動態(tài)磁化曲線。 從動態(tài)磁化曲線上求出的磁導率，則稱之為振幅磁導率?？梢娊涣鞔盘匦钥蓺w結(jié)為 的測量。,1.最大磁感應(yīng)強度的測量,移項得,2.最大磁場強度的測量 測量最大磁場強度必須測出通過樣品繞組的最大電流，由于電流不是正弦波，磁化電流最大值要用一個互感線圈測量。,四、在交