GB T 13012-2008 软磁材料直流磁性能的测量方法.pdf

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1、ICS 77.040.99 日2l道雪国家标准国不口-H: -、民中华人GB/T 130 12-2008/IEC 60404-4: 2000 部分代替GB/T3656二1983、GB/T3657一1983、代替GB/T13012 1991 软磁材料直流磁性能的测量方法Methods of measurement of d. c. magnetic properties 。fmagnetically soft materials (1EC 60404-4: 2000 , IDT) 2008-10-10发布中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会2009-05-01实施发布G

2、B/T 130 12-2008/IEC 60404-4: 2000 目次用。吕1 范围2 规范性引用文件3 环样法测定磁性能.4 用磁导计方法部11定磁性能.、. .a . 6 5 测试报告.13 附录A(规范性附录探测线国的校准. . 15 附录B(资料性附录)磁通极分器的校准方法.16 附录c(资料性附录)补偿的J线圈系统的要:;:，同时代替GB/T3657-1983 、-58 图Sc)磁场强度测定的空心结圄系统示意图如果使用上述a)或d)中描述的线圈:陶架方式，磁场强度的变化应由式(7)计算2式中2. H = _.!S_巴。(fJ八.l-l一一磁场强度的变化，单位为安培每米(A/m);

3、K/I一一磁通积分器(凹的校准常数，单位为伏在1、CV s ) ; (N!)-H线圈的有效雨积与臣数的乘积，单位为平方米Cm2); (iH一磁通积分器(H)的示值;。一一一磁性常数4X)0-1 ，单位为亨利每米(H/m).为直接读取示值，可调节磁通积分器使一主且一成为10的乘方。CNA)4. 4. 2 磁通密度的副量磁通密度用以下两种方法之一进行测量，相关的测量不确定度应在1:1%范围内。单位为毫米. ( 7 ) 4.4.2. 1 将一个长度在)0mm50 mm之间的磁通感应线圈(8线圈，见图5d)与磁通积分器连接。磁通积分器应按附录B中给出的方法校准。由于线圈的空气磁通的存在，应当对磁通峦度

4、值进行修正，其修正量的大小决于磁场强度的高低以及试样与磁通感应线固的相对横截面积。试样固5d)围绕试样的磁通测量结围(线圄示意图10 G/T 130 12-2008/IEC 60404-4: 2000 磁通密度的修正值由式(8)得出:A-A Bc = B一DH王一一. ( 8 ) 式中:A一一试样的横截面积，单位为平方米(m2); B一测得的磁通密度值，.1币价为特斯拉(T); H一一磁场强度，单位为安培每米以/m);Ac一一磁通感应线圄的横截丽坝，单位为平方米(m2); 。一一磁性常数何X10-7单位为亨利每米(H/m)。也可以采用另一种方式进行补偿，即将一个补偿线固与磁通感应线国串联反接，

5、补偿线圈的有效面舰和磁通感应线固与试样之间的空气间隙的面积相等。磁通密度的变化由式(9)计算:句-Ag同2-N 一B A . ( 9 ) 式中If:lB二一测得的磁通密度的变化.单位为特斯拉(T); A一一试样的横截面积，单位为平方米(m2); N2 懂通!岳应线固的目1数iKI:-一-磁通积分器(S)的校准常数，单位为伏秒(V. s); 01一一磁通积分器(B)的示值。4.4.2.2 测量磁极化强皮，相关的Jl14:不确定度应在土1%范围内，并用测量值和磁场强度由式(10)计算磁通密度=oH十j. ( 10 ) 式中-B. 磁通密度，单位为特斯拉(T)i H一一磁场强度.单位为安培每米(八/

6、m)i j一一-测得的磁极化强度，tp.l:为特斯拉(T)j 。-一磁性常数4X10-7，单位为亨利每米(H/m)。磁极化强度J应通过与磁通积分器连接的己补偿的磁极化线圈。线圃，见附录C)测量，用附录B中给出的方法进行技准。元需对空气磁通进行修正。磁极化强度的变化由下式计算:llJ =旦旦1NzA ( 11 ) 式中:llJ磁极化强度的变化，单位为特斯拉(T); KJ一一磁通积分器()校准常数，单位为伏衫、(V s); aJ一-磁通积分器()的示值;A一一试样的横截面积，单位为平方米(m2); N2一一磁极化强度感应线固的血数。为直接读取示值，可调节磁通积分器使王L为10的乘方。N2A 4 4

7、.3 装置连接装置的连接如图6所示。11 GB/T 13012-2008/IEC 60404-4 ,2000 lIll-1lIl-51 固6用双磁w磁导计测定棒样的正常磁化曲线和磁滞回线的电路原理图直流电源E(一个波动量小于Q.1 %的直流稳定电掘，或者一个电池)通过转换开关SI与磁化绕组NI相连。如果使用两极电流源，则不须要转换开关SI，当开关S2闭合时，磁化回路中的电流由电阻器RI控制。如果使用的稳定电源能对输山电流进行控制，则不需要电阻器Rl.由此可按连续记录的方式测定正常磁化曲线和磁即回线囚对于逐点记录的方式，要使用开关S2和电阻器Rz测量磁滞凹钱。吹皱回路由国绕试样的探沮IJ线圈及与

8、之连接的磁通积分器构成。4.4.4 正常磁化曲线的测定试样应按3.6.4退磁。用于测量磁场强度和磁通密度或磁极化强度的磁通积分器应按附录B校准。然后用下列方法测定正常磁化曲线。4.4.4. 1 方法A.连续记录方法为使用此方法，应将测量磁场强度的线圈组对应的磁通积分器的输出端与X-y记录仪、绘图仪或计算机接口的X输入端连接，测量磁通密度或磁极化强度的磁通积分器的输出端与X-y记录仪、绘图仪或计算机接口的Y输入端连接。应对系统进行全面校准，以便磁场强度和磁通密度示值的直接读取。然后从零开始增大磁化电流，直至产生最大磁场强度的预定电流值。在X-Y记录仪、绘图仪或计算机界面上绘制出磁化曲线固4.4.

9、4.2 方法B:逐点记录方法在磁化绕组N1中通以小电流，并通过转换开关SI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1S4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相分器示值给出.通过持续增加电流并重复这一步骤，可绘制山正常磁化曲线。在测量过程中，磁化电流不应出现减/J，否则试样应再次退磁，并重新进行测量囚GB/T 130 12-2008/1EC 60404-4 ,2000 4.4.5 完整磁滞国线的副定试样应按3.6.1退磁，并用下列方法扭1定磁黯回线24. 4. 5. 1 方法A:连续记录方法需要使用

10、4.4.4-的方法A中描述的附加部件.磁通积分器调零，然后在磁化绕组N1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，通常时间在30 5-60 5之间有的材料，如纯铁F可能需要时间长一些):但也要避免随着时间延长提测部件的等点产生明显的漂移.4.4.5.2 方法B:逐点记录方法在磁化绕组N1中通过方法B测得的相应的磁t然后将开关SI闭度以及磁通密度或磁2)，测量相应的磁场强PQ上的若干点。闭合nz币阻情电的一相-WH日5点(囱2) 由于磁滞回线的，单位为特斯拉

11、培每米CA!m)，应4.5 磁导计方法的当用逐点法测量，度或磁场强度的不确定角部效应、磁路氏度和l横戳丽的变化以及磁轻的磁滞特性可能导致实质上不同的测试结果.任何设备最佳使用的条件是这些误差因数能限制在允差的范围内.当试样的矫顽力比较大)kA/m或磁远在最大磁导率点以上，这一条件通常可以达到，5 测试报告如适用，测民报告应包括以下内容zu 本标准号;b) 材料的类型和l标识;c) 试样的形状和尺寸:13 GBjT 130 12-2008jIEC 60404-4: 2000 11 d) 方法和(或磁导计的类型;e) H和B或I检测器的类型:D 测量过程中的环境温度;g) 测量过程中试样的温度(如

12、需要); h) 测量结果，如分别是在平行和垂直于轧制方向上获得，可给出相同磁场强度设定值对应的磁通密度或磁极化强度的平均值占i) 测量不确定度的评估值。G/T 13012-2008/IEC 60404-4 :2000 探测线阁的校准接下列方法之一进行:附录A(规范性附景探测结圈的技准a) 探测线圈可提交给有双方都认可的校准实验室校准。b) 探测结圆的有效面积与臣数的菜和哥姐哇俯啊=圈斗1中所示的电路与标准探测结圄进行比较来汩IJ定。低rlr.源.-频率为20Hz 较低。互感器的探汩|择放大器的阴极射线磁场，标准探测线固的有效直至平衡。中的电容性电流土Q.2%)。调节可变互感器用待测结固取代标准

13、探测线值按式(A.l)计算1积与臣数的乘积由互感器的两个示式中.M，(NA飞二(NA) = :_:_:_:_百7(NA) 待测线固的有效面积与臣数的乘积，单位为平方米(m2); (NA)s 标准探测结围的有效面积与匣数的乘积，单位为平方米(m2); j1，一一使用待沮IJ线圈，回路平衡时互感器的示值，单位为亨利(H); ivIs.-使用标准线圈，回路平衡时互感器的示值，单位为亨利(H)。. ( A.l ) J 5 GBjT 130 12-2008jIEC 60404-4: 2000 附录B资料性附录)磁通积分器的校准方法通常用以下四种方法之一来校准磁通积分器:一一改变校准过的互感器中的电流一-

14、校准过的电容器放电;一使用一个连同校准过的探测线固的参考磁体i一一可溯源到电压和l时间的基本单位的伏秒发生器。B.l 互盛洼将已知互感器的初级绕组与环形磁芯的初级绕组或磁导计的磁化绕组连接。互感器的次组绕组与以下元件串联;一-测虽磁通密度时，环形磁芯或B线阁的次级绕组;一测量磁场强度时，H线圈。校准时，将五感器初级绕组的电流适当变化t.J.l，记录醒通积分器的示值aco磁通积分器的校准常数由式(B.1)计算:VM一-a M-K . ( .l ) 式中:K一-磁通积分器的校准常数，单位为伏利，、(V S) j M-互感系数，单位为亨利(H); t.J-初级电流的变化，单位为安培(A); ac一一

15、磁通积分器的示值。磁通密度和磁场强度的后续测量中.应将互感器的吹皱绕组短跑回如用一个电回器与m分器串联，应调节这个电阻器。如果不使用任何串联电阻器，贝IJJ.ilZ按式(.2)对磁通积分器校准常数进行修正:Rr十RKrr=K . . . . ( . 2 ) RF十R十RM式中;R-一感应线固的内部电阻，单位为欧姆(!1); RF-一磁通积分器的输入电阻，单位为欧姆(0); RM-一一互感器汰级绕组的电阻，单位为欧姆(!1)。B.2 电窑器油电法磁通积分器应按照图B.l的电路接线，包括za) 一只高精度电压表Vjb) 一只数值为C的经桂准的电容器;c) 一只数值为S的分路电阻;心一只数值为f的控

16、制电阻，e) 一个电阻为R的探测线圄;。一只双掷换向开关(a=充电，b=放电); 16 GB/T 130 12-200B/lEC 604044， 2000 g) 一只电池E:h) 只内阻为Rf的陆通积分器.E蓝导计。正图.l用电容器放电法校准磁通积分器的电路原理固磁迎积分器的校准接以下步骤进行:换向开关11.容用校准过的电压表现IJ革电压U，该电压由校准过的电容器C充电后提供.换向开关在位置。开关换到位置b，使电容放电。数值为Q=CU的电荷流经整个回蹄，仅有电荷zq=Q，一s流经磁通积分器，产生一个偏移a。. ( B. 3 ) 电荷灵敏度由式(B.的给出:o与立=豆.hS .,.,.(8.4)

17、 1 a a R十r十5十RF探测线闹一眼中的磁通量变化A产生的流动电荷为:q Arp =( B. 5 ) R+r+S+Rl 由此磁通积分器的技准常数K和电荷灵敏度的关系可表示为:K=q(R十r+S十RF).,. ( B.6 ) 磁通积分器校准常数K由式(B.7)给出1QSJS K=一-_-一(B.门a a 式中;K一一磁通积分器的校准常数，单位为伏在l、(V s ) ; C一-电容，单位为法拉(F)j U 通过电容器的电势差，单位为伏(V); 17 G/T 13012-2008/IEC 60404-4 ,2000 5-一分路电阻，单位为欧姆(.0.); a-磁通tq分器的示值。B.3 参考磁

18、体法首先用磁共振探头对参考磁体进行校准，参考磁体最好是用八INiCo永磁材料制戚。连接校准过的探测线圈与磁通积分器的输入端，将该结圈引人参考磁体的均匀磁通密度的区域，记录磁通积分器的示值。磁通积分器的校准常数K可由式(B.的计算:式中:K一一磁通积分器的校准常数，单位为伏秒(V.s); B一参考磁体间隙中的磁通密度，单位为特斯拉(T); a-磁通积分器的示值;. ( B.8 ) (NA)一一-探视IJ线固的有敖而积，单位为平方米(凹2)。注:探测线朗的有效面积可通过与附录A的标准探测线罔比较来确定，或者，如果它的制作精度很高，则可由其尺寸和阻数来确定，B. 4 伏秒发生器法连接磁通积分器与伏在

19、l、发生器，并由此溯说到伏和秒的基本计量单位。18 GB/T 130 12-2008/IEC 60404-4 ,2000 附录C(资料性附录)补偿的J线圄系统的要求补偿的J线圈系统可由三个同心线罔组合而成见图c.1). rm.数为N2，的探测线圈与一对臣数为N2b的线圈反向串联，此对线圈之间又相互反向串联。这对线圈用于补偿磁通感应线闺中的空气磁通。,1, N,_, Az + ，飞,. )V.,I.=;, 21-0 - 2 图C.l巴补偿的磁极化结圄(J挂国示意图两个空气磁通补偿线阳之间的面积;2按式C.1)迸行选拌N 2.A1 = N2bAz 式中-il一一磁通探测线固的横截面积，单位为平方米(mZ); A2一两个反向串联的补偿线圈横截面积的差、单位为平方米(m2), 试悖.(C. l) 实际上，也许不可能选择N2h和A2恰好使得上式成立。在这种情况下，乘积N2bAZ宜选择比N2.A1略大一点。通过增加一个与空气磁逝补偿线图井联的电阻，它们的灵敏度可诚小至与磁通探测线圈一样。在没有试样的情况下，当把线圈系统移出均匀磁场时或周围的磁场强度有一个变化时，整个线圈系统宜元输出。