基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，包括樣品架、勵磁線圈、感應線圈、信號發(fā)生器、采樣電阻與示波器；其中：樣品架上設(shè)置有環(huán)形待測軟磁材料；環(huán)狀被測環(huán)形軟磁材料上繞制有匝勵磁線圈與感應線圈；所述信號發(fā)生器與勵磁線圈間串聯(lián)，構(gòu)成勵磁回路；勵磁回路上串聯(lián)有采樣電阻；所述示波器的測量端A與采樣電阻兩端相連，測量端B與感應線圈兩端相連，形成感應回路。由此，根據(jù)采樣電阻電壓和感應線圈電壓，通過安培環(huán)路定理和法拉第電磁感應定律可得到被測軟磁材料磁導率。本實用新型的優(yōu)點為：設(shè)計簡單、成本低、操作簡單、測量速度快，適用于測量精度要求低于10%的環(huán)形軟磁材料測量實驗。
【專利說明】基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種實驗裝置，具體來說，是一種基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，用于環(huán)形軟磁材料磁導率的測量實驗。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電子技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，軟磁材料在通信，航天，以及與民用相關(guān)的磁測量領(lǐng)域的應用日益廣泛，典型應用包括變壓器磁芯、無線通信核心電路的電感磁芯、用于衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整的磁力矩器以及具有極高靈敏度的磁通門傳感器磁芯。磁導率是研究以及應用軟磁材料時人們關(guān)心的重要技術(shù)指標之一。
[0003]根據(jù)磁性材料學基本理論，軟磁材料的磁導率不僅與樣品材料的物理化學性質(zhì)有關(guān)，而且與樣品的幾何形狀，磁化歷史，所處環(huán)境溫度以及內(nèi)部應力相關(guān)。磁導率測量一般是通過在一定形狀的被測樣品上繞制線圈，這樣被測樣品和線圈就形成了一個電感，通過測量該電感反演計算出軟磁材料的磁導率。典型方法包括LC諧振法，信號反射延時法和脈沖法測量。其中，LC諧振法通過LC振蕩電路測量諧振頻率從而反演電感測出材料磁導率；信號反射延時法通過測量激勵信號與感應信號的延時(相位)計算電感從而測量樣品磁導率；脈沖法通過脈沖電流激勵，測量感應線圈的二次感應電流強度反演電感，計算樣品磁導率。以上測量裝置往往需要復雜的測量裝置和測量流程。
[0004]目前使用專用儀器諸如Agilent4365阻抗分析儀及相應夾具(16454A)的磁導率測量方法也是基于上述原理，但上述裝置的成本極其昂貴，一般阻抗分析儀的價格在十到二十萬元不等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本實用新型提出一種設(shè)計簡單，費用低，操作簡單的基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，適用于測量精度要求低于10%的環(huán)形樣品測量實驗。
[0006]一種基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，包括樣品架、勵磁線圈、感應線圈、信號發(fā)生器、采樣電阻與示波器；其中:樣品架上設(shè)置有環(huán)形待測軟磁材料；環(huán)狀被測環(huán)形軟磁材料上繞制有匝勵磁線圈與感應線圈；所述信號發(fā)生器與勵磁線圈間串聯(lián)，構(gòu)成勵磁回路；勵磁回路上串聯(lián)有采樣電阻；所述示波器的測量端A與采樣電阻兩端相連，測量端B與感應線圈兩端相連，形成感應回路。由此，根據(jù)采樣電阻電壓和感應線圈電壓，通過安培環(huán)路定理和法拉第電磁感應定律可得到被測軟磁材料磁導率。
[0007]本發(fā)明專利的優(yōu)點為:
[0008]1、本實用新型軟磁材料磁導率測量實驗裝置，設(shè)計簡單、成本低(不到五千元)、操作簡單、測量速度快，適用于測量精度要求低于10%的環(huán)形軟磁材料測量實驗；
[0009]2、本實用新型軟磁材料磁導率測量實驗裝置，豐富了物理實驗內(nèi)容，提高參與實驗學生的理論和動手能力?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中:
[0012]1_樣品架 2_勵磁線圈3_感應線圈
[0013]4-信號發(fā)生器5-采樣電阻6-示波器
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0015]本實用新型軟磁材料磁導率測量實驗裝置，包括樣品架1、勵磁線圈2、感應線圈
3、信號發(fā)生器4、米樣電阻5與不波器6。
[0016]其中，樣品架I采用水平可調(diào)的印制電路板，既可以使用PCB工藝完成電路連接，也可以利用印制電路板的無磁性和較好的機械結(jié)構(gòu)性能對環(huán)形被測軟磁材料進行測量和固定；樣品架I上表面用來設(shè)置環(huán)狀被測環(huán)形軟磁材料。環(huán)狀被測環(huán)形軟磁材料上繞制有10~100匝勵磁線圈2與感應線圈3。
[0017]信號發(fā)生器4與勵磁線圈2間串聯(lián)，構(gòu)成勵磁回路；信號發(fā)生器4用來向勵磁線圈2上施加特定頻率的勵磁電壓。本實用新型中信號發(fā)生器4可產(chǎn)生正弦信號，正弦信號的峰值在0~20V內(nèi)可調(diào)，頻率在10~100K內(nèi)可調(diào)。
[0018]采樣電阻5串聯(lián)在勵磁回路上，用于間接地測量勵磁線圈2中的電流。本實用新型中采樣電阻5的精度等級為千分之一，采樣電阻5阻值取值范圍為0.1~10歐姆，優(yōu)選為為2歐姆。
[0019]示波器6的測量端A與采樣電阻5兩端相連，用于測量采樣電阻5上電壓；測量端B與感應線圈3兩端相連，形成感應回路，用來測量感應線圈3電壓；本實用新型中采用ADS1202示波器6，具有X-Y工作模式，且具有至少2個信號測量通道，可以實現(xiàn)X-Y模式顯示，由此通過示波器6將測得的采樣電阻5電壓和感應線圈3電壓通過X-Y顯示模式在示波器6屏幕上進行顯示。由此，根據(jù)采樣電阻5電壓和感應線圈3電壓，通過安培環(huán)路定理和法拉第電磁感應定律可得到被測軟磁材料磁導率，具體為:
[0020]在勵磁回路中，根據(jù)安培環(huán)路定理，穩(wěn)恒磁場中，磁場強度H沿任何閉合路徑L的線積分，等于該閉合路徑所包圍的各個電流(i為電流個數(shù))個數(shù)的代數(shù)和，即:
[0021](I)
【權(quán)利要求】
1.基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，其特征在于:包括樣品架、勵磁線圈、感應線圈、信號發(fā)生器、采樣電阻與示波器；其中: 樣品架上設(shè)置有環(huán)形待測軟磁材料；環(huán)狀被測環(huán)形軟磁材料上繞制有匝勵磁線圈與感應線圈；所述信號發(fā)生器與勵磁線圈間串聯(lián)，構(gòu)成勵磁回路；勵磁回路上串聯(lián)有采樣電阻；所述示波器的測量端A與采樣電阻兩端相連，測量端B與感應線圈兩端相連，形成感應回路。
2.如權(quán)利要求1所述的基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，其特征在于:所述樣品架采用水平可調(diào)的印制電路板。
3.如權(quán)利要求1所述的基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，其特征在于:所述勵磁線圈與感應線圈為10?100匝。
4.如權(quán)利要求1所述的基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，其特征在于:所述信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦信號，正弦信號的峰值調(diào)節(jié)范圍為0?20V，頻率調(diào)節(jié)范圍為10?100K。
5.如權(quán)利要求1所述的基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，其特征在于:所述采樣電阻的精度等級為千分之一，采樣電阻阻值取值范圍為0.1?10歐姆。
6.如權(quán)利要求1所述的基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，其特征在于:所述采樣電阻阻值為2歐姆。
7.如權(quán)利要求1所述的基于示波器和信號發(fā)生器的軟磁材料磁導率測量實驗裝置，其特征在于:所述示波器采用ADS1202示波器，具有X-Y工作模式，且具有至少2個信號測量通道。
【文檔編號】G01R33/12GK203465407SQ201320628329
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】王三勝, 張明吉 申請人:北京航空航天大學