本發(fā)明涉及一種導(dǎo)磁材料磁特性的測量方法，尤其涉及一種在正交偏置磁場下測量導(dǎo)磁材料特性的方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，永磁材料在工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。磁特性測量一般采用間接測量法。例如電流、電壓、作用力等可以直接通過相應(yīng)儀器測出，而磁通，磁導(dǎo)率等磁學(xué)量必須借助熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等物理量測量結(jié)果推算出來。比較常用的方法是利用電磁感應(yīng)定律，從測量的電學(xué)量推算出磁學(xué)量。但是，在存在外界磁場的情況下，導(dǎo)磁材料的磁化特性會(huì)發(fā)生變化，使得磁化特性的測量變得更加困難。其中，帶偏置的正交磁場，被越來越多的應(yīng)用于各種場合。目前導(dǎo)磁材料的特性都是在正弦交變磁場下測試的，沒有在正交磁場下測試磁化特性的裝置。因此，測量在偏置正交磁場下導(dǎo)磁材料的磁化特性，成為一種需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種正交偏置磁場下導(dǎo)磁材料特性的測量方法，能夠測量在正交偏置磁場下不同導(dǎo)磁材料的特性。

技術(shù)方案：一種正交偏置磁場下導(dǎo)磁材料特性的測量方法，由正交偏置磁場下導(dǎo)磁材料特性的測量系統(tǒng)實(shí)施；該測量系統(tǒng)包括正交磁場偏置產(chǎn)生裝置；正交偏置磁場產(chǎn)生裝置包括兩個(gè)U型單元和被測十字形樣片，U型單元包括底部鐵芯、兩個(gè)側(cè)邊鐵芯、勵(lì)磁繞組、感應(yīng)繞組，兩個(gè)永磁體；勵(lì)磁繞組和感應(yīng)繞組分別設(shè)置在兩個(gè)側(cè)邊鐵芯上，其繞組匝數(shù)均為N；兩個(gè)永磁體分別設(shè)置在U型單元的底部鐵芯和兩個(gè)側(cè)邊鐵芯的連接處，且兩個(gè)永磁體與兩個(gè)側(cè)邊鐵芯的接觸面極性相反，接觸面積為S_P；永磁體的磁化方向長度為l_P；兩個(gè)U型單元開口處相對，分別安裝在十字形測試樣片的上層和下層；U型鐵芯的磁路平均長度為l；十字測試樣片磁場正交部分的截面積S_t；十字測試樣片平均磁路長度為l_t；

具體包括以下步驟：

1)，通過所述的數(shù)字供電電源分別給所述上層勵(lì)磁繞組和所述下層勵(lì)磁繞組中通入交流電；上層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₁，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁；下層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₂，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂；此時(shí)，上層和下層感應(yīng)線圈中將產(chǎn)生反電動(dòng)勢；通過數(shù)據(jù)信號(hào)采集單元采集上層勵(lì)磁繞組和下層勵(lì)磁繞組的電流值(i_up和i_down)，以及上層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢E₁和下層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢E₂；

2)，根據(jù)安培環(huán)路定律：和采集的電流值，可以計(jì)算出電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度H₁和H₂；經(jīng)過矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度H_i以及H₁和H_i的夾角α₁；同時(shí)，根據(jù)和Φ＝B×S_t，得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁和B₂，并根據(jù)矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度B_i和角度α₂；

3)，改變上層和下層勵(lì)磁繞組電流的幅值相位頻率，得到一系列(H_i，α₁)和(B_i，α₂)值，根據(jù)這一系列的值可以得到正交偏置磁場下的磁化特性曲線。

進(jìn)一步的，保持上層和下層勵(lì)磁繞組電流的幅值相位、頻率相同，使幅值變化。

進(jìn)一步的，保持上層和下層勵(lì)磁繞組電流的幅值、相位相同，使頻率變化。

進(jìn)一步的，保持上層和下層勵(lì)磁繞組電流的幅值、頻率相同，使相位變化。

進(jìn)一步的，保持上層和下層勵(lì)磁繞組電流的幅值相同，使相位和頻率變化。

進(jìn)一步的，保持上層和下層勵(lì)磁繞組電流的相位相同，使幅值和頻率變化。

進(jìn)一步的，保持上層和下層勵(lì)磁繞組電流的頻率相同，使相位和幅值變化。

所述勵(lì)磁電流幅值范圍為10V～280V，頻率范圍為20Hz～1000Hz，相位角范圍0°～180°，并繪制正交磁場偏置條件下的導(dǎo)磁材料磁化特性曲線。

有益效果：發(fā)明提出了一種測試正交永磁磁場下導(dǎo)磁材料特性的方法，該方法基于一個(gè)新型裝置，該裝置采用了牌號(hào)為N35H的高性能釹鐵硼永磁體內(nèi)嵌在U型鐵芯單元中，來產(chǎn)生正交偏置磁場，具有結(jié)構(gòu)簡單，且產(chǎn)生的正交磁場性能穩(wěn)定可靠。

使用本發(fā)明提供的測試方法時(shí)，只要向上層勵(lì)磁繞組與下層勵(lì)磁繞組通入不同類型，不同相位，不同幅值，不同頻率的電流，即可以得到電流類型、相位、幅值和頻率對在正交磁場和電流磁場共同作用下的導(dǎo)磁材料的磁化特性，操作簡單，結(jié)果可靠。

使用本發(fā)明還可以通過更換永磁體來測試不同永磁體的磁化特性。

隨著正交磁場的應(yīng)用越來越廣泛，為本發(fā)明的具體應(yīng)用提供了廣闊的空間。另外，本發(fā)明不需要借助于外界工具產(chǎn)生正交永磁磁場，依靠安裝在裝置上的永磁體即可產(chǎn)生正交永磁磁場，實(shí)施起來非常簡單。

附圖說明

圖1為測量系統(tǒng)框圖

圖2為測量正交磁場下導(dǎo)磁材料特性測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為磁場強(qiáng)度H矢量和磁感應(yīng)強(qiáng)度B合成示意圖。

圖中，1-1為上層勵(lì)磁繞組，1-2為上層感應(yīng)繞組，3為測試樣片，2-1為第一永磁體，2-2為第二永磁體，4-1為上層第一側(cè)邊鐵芯，4-2為上層第二側(cè)邊鐵芯，5為第一底部鐵芯，6-1為下層勵(lì)磁繞組，6-2為下層感應(yīng)繞組，7-1為第三永磁體，7-2為第四永磁體，8-1為下層第一側(cè)邊鐵芯，8-2為下層第二側(cè)邊鐵芯，9為第二底部鐵芯。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

一種正交偏置磁場下導(dǎo)磁材料特性的測量方法，其特征在于，由正交偏置磁場下導(dǎo)磁材料特性的測量系統(tǒng)實(shí)施；該測量系統(tǒng)包括數(shù)字供電電源、正交磁場偏置產(chǎn)生裝置、勵(lì)磁繞組、感應(yīng)繞組、信號(hào)采集器和計(jì)算機(jī)處理單元；所述正交偏置磁場產(chǎn)生裝置包括兩個(gè)嵌有永磁體的U型鐵芯和測試樣片

所述U型鐵芯包括底部鐵芯、兩個(gè)側(cè)邊鐵芯、勵(lì)磁繞組和兩個(gè)永磁體，所述兩個(gè)永磁體分別設(shè)置在所述U型單元的底部鐵芯和兩個(gè)側(cè)邊鐵芯的連接處，且兩個(gè)永磁體與兩個(gè)側(cè)邊鐵芯的接觸面極性相反，兩個(gè)側(cè)邊鐵芯上分別繞制勵(lì)磁繞組和感應(yīng)繞組，其繞制方向一致；所述測試樣片為十字形結(jié)構(gòu)，且所述兩個(gè)U型單元開口處相對且相互垂直的安裝在所述的十字形測試樣片的上層和下層。

具體的，上層U型單元包括第一底部鐵芯5，上層第一側(cè)邊鐵芯4-1和第二側(cè)邊鐵芯4-2；所述第一底部鐵芯5的一端與第一永磁體2-1的S極粘接，上層第一側(cè)邊鐵芯4-1與第一永磁體2-1的N極粘接，并與第一底部鐵芯5垂直；所述第一底部鐵芯5的另一端與第二永磁體2-2的N極粘接，上層第二側(cè)邊鐵芯4-2與第二永磁體2-2的S極粘，接并與第一底部鐵芯5垂直。下層U型單元包括第二底部鐵芯9，下層第一側(cè)邊鐵芯8-1和下層第二側(cè)邊鐵芯8-2；第二底部鐵芯9的一端與第三永磁體7-1的S極粘接，下層第一側(cè)邊鐵芯8-1與第三永磁體7-1的N極粘接，并與第二底部鐵芯9垂直；所述第二底部鐵芯9的另一端與第四永磁體7-2的N極粘接，下層第二側(cè)邊鐵芯8-2與第四永磁體7-2的S極粘接，并與第二底部鐵芯9垂直。在所述上層第一側(cè)邊鐵芯單元4-1上繞制有上層勵(lì)磁繞組1-1，所述上層第二側(cè)邊鐵芯4-2上繞制有上層感應(yīng)繞組1-2；所述下層第一側(cè)邊鐵芯8-1上繞制有下層勵(lì)磁繞組6-1，所述下層第二側(cè)邊鐵芯8-2上繞制有下層感應(yīng)繞組6-2。所述的上層和下層勵(lì)磁繞組以及上層和下層感應(yīng)繞組均采用多股漆包線并繞繞制。

一種測試正交永磁偏置磁場下導(dǎo)磁材料特性的測量方法，其測量系統(tǒng)框圖如圖1所示，包括以下步驟：

1)上、下層勵(lì)磁繞組和上、下層感應(yīng)繞組匝數(shù)均為N，永磁體與底部鐵芯和側(cè)鐵芯的接觸面積為S_P，其磁化方向長度為l_P，U型鐵芯磁路平均長度為l，測試樣片磁場正交部分截面積為S_t，測試樣片平均磁路長度為l_t；將這些參數(shù)值測量并寫入所述的計(jì)算機(jī)處理單元；同時(shí)，將提前測得的永磁體磁化特性曲線寫入所述的計(jì)算機(jī)處理單元；準(zhǔn)備測量的交流電幅值范圍為10V～280V，頻率范圍為20Hz～1000Hz，相位角范圍0°～180°。

2)通過所述的數(shù)字供電電源分別給所述上層勵(lì)磁繞組和所述下層勵(lì)磁繞組中通入相同頻率、相位，但不同幅值的交流電；上層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₁，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁；下層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₂，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂；此時(shí)，上層和下層感應(yīng)線圈中將產(chǎn)生反電動(dòng)勢，分別為E₁和E₂；通過所述數(shù)據(jù)信號(hào)采集器采集所述數(shù)字供電電源的上層勵(lì)磁繞組電流和下層勵(lì)磁繞組電流的數(shù)據(jù)，以及上層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢和下層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢，并將信號(hào)處理后送入計(jì)算機(jī)處理單元。

3)所述計(jì)算機(jī)處理單元根據(jù)安培環(huán)路定律：計(jì)算出電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度H₁和H₂；若忽略漏磁，由于已知永磁體的剩磁M，所述計(jì)算機(jī)處理單元經(jīng)過矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度H_ai和角度α_a1；同時(shí)，根據(jù)和Φ＝B×S_t，得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁和B₂，并根據(jù)矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度B_ai和角度α_a2。

按照上述方法，通過所述的數(shù)字供電電源分別給所述上層勵(lì)磁繞組和所述下層勵(lì)磁繞組中通入相同幅值，相同相位，但不同的頻率交流電；上層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₁，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁；下層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₂，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂；此時(shí)，上層和下層感應(yīng)線圈中將產(chǎn)生反電動(dòng)勢，分別為E₁和E₂；通過所述數(shù)據(jù)信號(hào)采集器采集所述數(shù)字供電電源的上層勵(lì)磁繞組電流和下層勵(lì)磁繞組電流的數(shù)據(jù)，以及上層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢和下層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢，并將信號(hào)處理后送入計(jì)算機(jī)處理單元。

所述計(jì)算機(jī)處理單元根據(jù)安培環(huán)路定律：計(jì)算出電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度H₁和H₂；若忽略漏磁，由于已知永磁體的剩磁M，所述計(jì)算機(jī)處理單元經(jīng)過矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度H_fi和角度α_f1；同時(shí)，根據(jù)和Φ＝B×S_t，得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁和B₂，并根據(jù)矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度B_fi和角度α_f2。

通過所述的數(shù)字供電電源分別給所述上層勵(lì)磁繞組和所述下層勵(lì)磁繞組中通入相同幅值、頻率，但不同相位的交流電；上層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₁，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁；下層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₂，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂；此時(shí)，上層和下層感應(yīng)線圈中將產(chǎn)生反電動(dòng)勢，分別為E₁和E₂；通過所述數(shù)據(jù)信號(hào)采集器采集所述數(shù)字供電電源的上層勵(lì)磁繞組電流和下層勵(lì)磁繞組電流的數(shù)據(jù)，以及上層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢和下層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢，并將信號(hào)處理后送入計(jì)算機(jī)處理單元。

所述計(jì)算機(jī)處理單元根據(jù)安培環(huán)路定律：計(jì)算出電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度H₁和H₂；若忽略漏磁，由于已知永磁體的剩磁M，所述計(jì)算機(jī)處理單元經(jīng)過矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度H_pi和角度α_p1；同時(shí)，根據(jù)和Φ＝B×S_t，得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁和B₂，并根據(jù)矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度B_pi和角度α_p2。

通過所述的數(shù)字供電電源分別給所述上層勵(lì)磁繞組和所述下層勵(lì)磁繞組中通入相同幅值，但不相同相位和頻率的交流電；上層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₁，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁；下層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₂，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂；此時(shí)，上層和下層感應(yīng)線圈中將產(chǎn)生反電動(dòng)勢，分別為E₁和E₂；通過所述數(shù)據(jù)信號(hào)采集器采集所述數(shù)字供電電源的上層勵(lì)磁繞組電流和下層勵(lì)磁繞組電流的數(shù)據(jù)，以及上層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢和下層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢，并將信號(hào)處理后送入計(jì)算機(jī)處理單元。

所述計(jì)算機(jī)處理單元根據(jù)安培環(huán)路定律：計(jì)算出電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度H₁和H₂；若忽略漏磁，由于已知永磁體的剩磁M，所述計(jì)算機(jī)處理單元經(jīng)過矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度H_pfi和角度α_pf1；同時(shí)，根據(jù)和Φ＝B×S_t，得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁和B₂，并根據(jù)矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度B_pfi和角度α_pf2。

通過所述的數(shù)字供電電源分別給所述上層勵(lì)磁繞組和所述下層勵(lì)磁繞組中通入相同相位，但不相同幅值和頻率的交流電；上層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₁，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁；下層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₂，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂；此時(shí)，上層和下層感應(yīng)線圈中將產(chǎn)生反電動(dòng)勢，分別為E₁和E₂；通過所述數(shù)據(jù)信號(hào)采集器采集所述數(shù)字供電電源的上層勵(lì)磁繞組電流和下層勵(lì)磁繞組電流的數(shù)據(jù)，以及上層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢和下層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢，并將信號(hào)處理后送入計(jì)算機(jī)處理單元。

所述計(jì)算機(jī)處理單元根據(jù)安培環(huán)路定律：計(jì)算出電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度H₁和H₂；若忽略漏磁，由于已知永磁體的剩磁M，所述計(jì)算機(jī)處理單元經(jīng)過矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度H_afi和角度α_af1；同時(shí)，根據(jù)和Φ＝B×S_t，得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁和B₂，并根據(jù)矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度B_afi和角度α_af2。

通過所述的數(shù)字供電電源分別給所述上層勵(lì)磁繞組和所述下層勵(lì)磁繞組中通入相同頻率，但不相同相位和幅值的交流電；上層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₁，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁；下層勵(lì)磁繞組線圈中產(chǎn)生電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度為H₂，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂；此時(shí)，上層和下層感應(yīng)線圈中將產(chǎn)生反電動(dòng)勢，分別為E₁和E₂；通過所述數(shù)據(jù)信號(hào)采集器采集所述數(shù)字供電電源的上層勵(lì)磁繞組電流和下層勵(lì)磁繞組電流的數(shù)據(jù)，以及上層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢和下層感應(yīng)繞組的反電動(dòng)勢，并將信號(hào)處理后送入計(jì)算機(jī)處理單元。

所述計(jì)算機(jī)處理單元根據(jù)安培環(huán)路定律：計(jì)算出電勵(lì)磁磁場強(qiáng)度H₁和H₂；若忽略漏磁，由于已知永磁體的剩磁M，所述計(jì)算機(jī)處理單元經(jīng)過矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度H_pai和角度α_pa1；同時(shí)，根據(jù)和Φ＝B×S_t，得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁和B₂，并根據(jù)矢量合成得到測試樣片中的磁場強(qiáng)度B_pai和角度α_pa2。

整理并輸出交流電幅值范圍為10V～280V，頻率范圍為20Hz～1000Hz，相位角范圍0～180°的測量值，并繪制上述范圍內(nèi)正交磁場偏置條件下的導(dǎo)磁材料磁化特性曲線。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。