GB3658-90軟磁合金交流磁性能測(cè)量方法.pdf

中華 人民 共和 國(guó) 國(guó) 家標(biāo) 準(zhǔn)軟磁合金交流磁性能測(cè)里方法G B 3 65 8 一 9 0S o f t m g cet ic a ll o y s -Mea s u r i n g代替 G 8 3 6 5 8 -8 3m e t h o d fo r . 】妞 口. 膠 v e m e me d c 扭。 碑川 曰1 主腸內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用麥克斯韋電橋在起始磁化區(qū)測(cè)量彈性磁導(dǎo)率和用修正海氏電橋在中、 高磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi)測(cè)量比鐵損的定義、 測(cè)量裝置、 測(cè)量步驟及計(jì)算方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于由軟磁合金 鐵一 鎮(zhèn)、 鐵一 鋁等) 帶材制備的環(huán)形試樣， 在環(huán)境溫度1 0 -3 5 C, 頻率6 0 -1 0 O O O H z 、 試樣的次級(jí)感應(yīng)電壓波形畸變不超過(guò)3 %的條件下進(jìn)行測(cè)量。 不大于本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量誤差時(shí)， 允許采用其他測(cè)量方法。如有爭(zhēng)議， 以本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的太法為準(zhǔn)。2 定義和符號(hào)2 . 1 彈 性磁導(dǎo)率 復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的實(shí)數(shù)部分， 用符號(hào) 產(chǎn)表示。2 . 2 比鐵損 單位質(zhì) 量的試樣總的 功耗， 用符 號(hào)P , 表示3 測(cè)t原理3 . 1 當(dāng)測(cè)量試樣的彈性磁導(dǎo)率時(shí)， 把含有試樣的線圈等效成一個(gè)電阻R , 和一個(gè)電感L的串聯(lián). 用麥克斯韋電橋測(cè)量L , 的數(shù)值， 再計(jì)算出試樣的彈性磁導(dǎo)率產(chǎn) ， 。 當(dāng)測(cè)量試樣的比鐵損時(shí)， 把含有試樣的線圈等效成一個(gè)電阻R , 和一個(gè)電感L , 的并聯(lián)。 用修正海氏電橋側(cè)量R , 的數(shù)值， 再計(jì)算出試樣的比鐵損P , ,32 麥克斯韋電橋和修正海氏電橋的原理線路如圖 1 所示。國(guó) 森技術(shù) 監(jiān).局1 9 9 0 一 0 7 一 2 1 批準(zhǔn)1 9 9 1 一 0 7 一 O 1 實(shí)施GE 365 8一 90& 1 I I V oE _ Hz/ 麥克斯韋電橋 b 修正海氏電 橋 圖 1 測(cè)量原理線路圖 凡一申聯(lián)電阻 ; 凡一比例電阻 ; R e 一平衡電阻 ; K. 一補(bǔ)償電阻 ， c ， 一平衡電容 ; 2 指 零儀 ; E _ 一 交 流 磁 化 電 源 ; 一 峰 值 電 壓 表， o- 交 流 電 壓 表; )- 孩 率 計(jì)， N, 一激磁繞組; N : 一次級(jí)繞組3 . 3 在一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值下測(cè)量試樣的彈性磁導(dǎo)率， 用接在串聯(lián)電阻 凡兩端的峰值電壓表監(jiān)視磁場(chǎng)強(qiáng)度是否達(dá)到預(yù)定值。 在一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值下測(cè)量試樣的比鐵損， 用接在次級(jí)繞組兩端的交流電壓表來(lái)監(jiān)視磁感應(yīng)強(qiáng)度是否達(dá)到預(yù)定值.試樣4 . 1 對(duì)于厚度不小于 0 . 1 5 m m的帶材， 采用環(huán)形試樣， 其內(nèi)直徑為 3 2 m m， 外直徑為 4 0 m m, 疊厚 5 - -7mm 。 對(duì)于厚度小于 0 . 1 5 m m的帶材， 沿軋制方向取寬度為 1 0 m m的條， 經(jīng)涂絕緣層后卷繞成內(nèi)直徑為2 5 m m， 外直徑為 3 2 m m的圓環(huán)。4 . 2 試樣應(yīng)平整， 無(wú)毛刺和裂紋等缺陷。4 . 3 試 樣在 進(jìn)行熱處 理之 前， 用精度0 . 0 2 m m的卡尺測(cè)量試祥的內(nèi)直徑和外直徑， 用 感蛋為千分之一GB 365 8一 90克的天平稱量試樣的質(zhì)量。4 . 4 制備好的試樣， 首先要進(jìn)行熱處理。 經(jīng)熱處理后的 試樣， 不應(yīng)再受到應(yīng)力( 沖擊、 壓 縮、 拉伸、 彎曲、振動(dòng)等) 的作用。4 . 5 將熱處理后的 試樣裝入由非磁性絕緣材料制成的試樣盒中。 對(duì)于沒(méi)涂絕緣層的 試樣， 裝盒時(shí)每片之間要墊絕緣紙。在試樣盒外均勻地繞上次級(jí)繞組 N , ， 然后再繞上激磁繞組 N , 。5 測(cè)t裝盆5 . 1 麥克斯韋電橋5 . 1 . ， 激磁繞組 N , 推薦N， 為 4 0 5 0匝， 導(dǎo)線的直徑約 0 . 3 mm,5 . 1 . 2 串聯(lián)電阻尺 R 可分為1 0 , 1 0 0 , 5 0 0 和1 0 0 0 5 2 四 檔， 無(wú)感電 阻， 在 測(cè)量頻率范圍內(nèi)精度不低于0 . 1 級(jí)。5 . 1 . 3 比例電阻凡 R , 可分為1 0 0 , 5 0 0 和1 0 0 0 。 三檔， 無(wú)感電阻， 其精度與X相同。5 . 1 . 4 平衡電阻 R e 該電 阻是一個(gè)十進(jìn)位的交流電 阻箱。 阻值范圍為0 1 1 1 1 1 1 5 2 , 最小步進(jìn)值為0 . 1 5 2 ， 在測(cè)量頻率范圍內(nèi)精度與 R , 相同。5 . 1 . 5 平衡電容 c , 該電 容是一個(gè)十進(jìn)位的電 容箱。 電容范圍為。 - 1 . 1 1 1 ;iF ， 最小 步進(jìn)值。 . 0 0 0 l p F ， 在測(cè)試頻率范圍內(nèi)電容箱梢度不低于 1 . 0 級(jí)。5 . 1 . 6 峰值電壓表 該電壓表是一個(gè)高阻抗、 多量程的峰值電壓表: 頗率范圍: 4 0 H z - v 1 0 0 k H z ; 測(cè)量范圍: 1 m v -1 0 V( 滿度值) ; 輸入阻抗不小于 1 M5 2 ; 精度不低于 。5 級(jí)。5 . 1 . 了 指零儀 頻率范圍; 4 0 H z - v 5 0 k H z ; 測(cè)量電壓范圍: 3 0 g V - - - l 0 0 m V( 滿度值) ; 輸人阻抗不小于l O O k 5 2 ; 頻率選擇性: 士4 H z 帶寬不大于一3 d B ; 士2 0 H z 帶寬不大于一4 2 d B ,5 . 1 . 8 交流磁化電源 E _ 頻率范圍: 4 0 H z -1 5 k H z , 連續(xù)可調(diào); 頻率穩(wěn)定 性: 2 0 m in 不超過(guò)士。 . t %; 輸出電 壓穩(wěn)定性: 每 分鐘不超過(guò)士0 . 0 2 %; 輸出功率不小于5 W; 輸出電 壓: 連續(xù) 可調(diào)， 最大為5 3 V a5 . 1 . 9 頻率計(jì) 頻率計(jì)的精度為。 . t 級(jí)。5 . 2 修正海氏電 橋5 . 2 . 1 激磁繞組 N, 、 次級(jí)繞組 N z 推薦 N ， 為 1 0 0 匝， 導(dǎo)線直徑約 0 . 4 m m, N z 為 2 0匝， 導(dǎo)線直徑約 0 . 3 mm,5 . 2 . 2串聯(lián)電阻 凡GB 365 8 一 9o 該電阻要有足夠的功率容量， 為保證次級(jí)感應(yīng)電壓的波形為正弦， 其阻值可為 1 - - 1 0 5 3 ， 電阻功率不小于 2 0 W， 無(wú)感電阻， 在測(cè)量頻率范圍內(nèi)精度不低于 0 . 1 級(jí)。5 . 2 . 3 比例電阻R . 該電 阻可采用交流電 阻箱， 其阻值范圍為1 0 0 0 -1 0 0 o 0 o 4 ， 在測(cè)量頻率范圍內(nèi) 精度與P l c 相同。5 . 2 . 4 平衡電阻R , 該電 阻是一個(gè)十進(jìn)位的 交流電 阻箱， 其阻值范圍 為。 一1 1 1 1 1 1 4 ， 最小步進(jìn)值為0 . 1 4 。 在測(cè)量頻率范圍內(nèi)精度與 k相同。5 . 2 . 5 補(bǔ)償電阻R . 該電阻是用來(lái)補(bǔ)償激磁繞組 N ， 的直流電阻。它是十進(jìn)位的交流電阻箱， 阻值范圍為1 0 。 一1 1 1 1 1 0 0 5 3 ， 最小步進(jìn)值為1 0 4 。 在測(cè)量頻率范圍內(nèi) 精度與R 相同。5 . 2 . 6 平 衡電 容C , 該電容是一個(gè)十進(jìn)位的可調(diào)電 容箱， 電容范圍 為。 - J 1 1 . 1 1 1 p F ， 最小步進(jìn)值為0 . 0 0 0 l p F 。 在測(cè)試頻率范圍內(nèi)電容箱精度不低于 1 . 。 級(jí)。5 . 2 . 了 交流電壓表 本方法所用的交流電 壓表應(yīng)是平均值電 壓表或平均值響 應(yīng)有效 值刻度的高阻抗、 多量程電 壓表: 頻率范圍: 4 0 H z -1 0 0 k H z ; 測(cè)量范圍; 1 0 m V - v1 0 0 V ( 滿度值) ; 輸入阻抗不小于 1 0 0 k 4 ; 精度不低于 0 . 5 級(jí)。5 . 2 . 8 指零儀 頻率范圍1 4 0 H z -5 0 k H z ; 測(cè)量電壓范圍: 1 0 0 p v -l o o v ( 滿度值) ; 輸入阻抗不小于 1 0 0 k 4; 頻率選擇性: 士4 H z 帶寬不大于一3 d B ; 士2 0 H z 帶寬不大于一4 2 d B ; 士4 0 H z 帶寬不大于一6 0 d B o5 . 2 . 9 交流磁化電源 E - 同5 . 1 . 8 .5 . 2 . 1 0 頻率計(jì) 同5 . 1 . 9 口5 . 3 儀器檢定 本標(biāo)準(zhǔn)中所用計(jì)量器具應(yīng)定期由計(jì)量部門檢定， 采用國(guó)家計(jì)量部門檢定的標(biāo)準(zhǔn)試樣對(duì)整套裝置進(jìn)行定期考核。測(cè)t步驟6 . 1 測(cè)量前必須先進(jìn)行退磁， 采用感應(yīng)法退磁， 如圖2 所示。G日 3 658 一 9 0- z2 o vSO H z 圖 2 交流退磁裝置示意圖 叭一自藕變壓器; ， -退磁變壓器; . 交流電流表6 . 1 . 1 把試樣如圖2所示接好， 調(diào)節(jié)自藕變壓器的輸出， 使試樣磁化到基本飽和( 超過(guò)磁化曲線的拐點(diǎn)) ， 然 后緩慢勻速地抽出退磁變壓器的次級(jí)繞組約l m的距離， 再 將次級(jí)繞組轉(zhuǎn)9 0 0 角， 斷開電 源。6 . 1 . 2 退磁頗率為 5 0 H z ， 退磁時(shí)間約 2 0s ， 退磁后擱置時(shí)間約 3 min .6 . 2 用麥克 斯韋電橋測(cè)量試樣在一定頻率和一定磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值下的彈性磁導(dǎo)率k , ， 把試樣按圖I 所示接人麥克斯韋電橋。6 . 2 . 1 串 聯(lián)電 阻R . 兩 端的電壓峰值U與 磁場(chǎng) 強(qiáng)度峰值F ! 之間的 關(guān)系如公式( 1 ) 所示:( 1 )黝 -一式中: D 電壓峰值， V ; a 試樣的平均直徑， m; R . 串聯(lián)電阻值， R ; N磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值， A / m; N , 激磁繞組匝數(shù)。6 . 2 . 2 測(cè)量時(shí)， 使指零儀和交流磁化電源的頻率選擇在規(guī)定值， 調(diào)節(jié)磁化電源的輸出， 使峰值電壓表的指示值為給定的磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值所對(duì)應(yīng)的電壓值。6 . 2 . 3 反復(fù)交替調(diào)節(jié)電橋的平衡電容c 和平衡電阻 R e ， 并配合提高指零儀的靈敏度， 直到指零儀的指示最小為止。此時(shí)認(rèn)為電橋已經(jīng)平衡， 記取平衡時(shí)的C 。 值。把磁化電源輸出退回零。6 . 3 用修正海氏電橋測(cè)量試樣在一定頻率和一定磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值下的比鐵損 P , ， 把試樣按圖 1 所示接入修正海氏電橋。6 . 3 . 1 測(cè)量前， 要先測(cè)量激磁繞組 N , 的直流電阻 R ,， 按公式( 2 ) 選取補(bǔ)償電阻 R ,. 為:R wR . RR _一。 。 . . . . 。 二 。 . . . 。 。 (2)式中: B w 補(bǔ)償電阻值， 4 ; R , 一 一 電橋比例電阻值， 。 ; R ,. 激磁繞組直流電阻值， Q .6 . 3 . 2 次級(jí)繞組兩端的感應(yīng)電壓與測(cè)量頻率和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系由公式( 3 ) 或公式( 4 ) 決定: U: 二 4 f Nz S BU z =4 . 4 4 f N , S B; : :GB 3 65 8一 90式中: U P 次級(jí)繞組感應(yīng)電壓平均值， V; u : 次級(jí)繞組感應(yīng)電壓有效值， V; N ， 次級(jí)繞組匝數(shù); 了 測(cè)量頻率, H z ; S試樣橫截面積， m Z ; B磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值， T 。6 . 3 . 3 測(cè)量時(shí)， 使指零儀和交流磁化電源的頻率選擇在規(guī)定值 ， 調(diào)節(jié)磁化電源的輸出， 使交流電壓表的指示值為給定的磁感應(yīng)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的電壓值。6 . 3 . 4 反復(fù)交替調(diào)節(jié)電橋的平衡電容c 。 和平衡電阻凡， 并配合提高指零儀的 靈敏度， 直到指零儀指示最小為止。 此時(shí)認(rèn)為電 橋已 經(jīng)平衡， 記取平衡時(shí)的凡值， 把磁化電 源的輸出 退回 零。6 . 4 測(cè)量彈性磁導(dǎo)率和比鐵損時(shí)， 首先要退磁， 然后從低磁場(chǎng)測(cè)向高磁場(chǎng)， 從低磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)向高磁感應(yīng)強(qiáng)度。每換一個(gè)頻率都要先進(jìn)行退磁。計(jì)算7 . 1 試樣的平均直徑 a 用公式( 5 ) 計(jì)算:d + D2(5 )式中: d 試樣的內(nèi)直徑， m; D 試樣的 外直徑， m 。7 . 2 試樣的橫截面積 s用公式( 6 ) 計(jì)算:“ 一 N d p(6 )式中: 二試樣的質(zhì)量, k g ; p 試樣的密度， k g / m ,7 . 3 串聯(lián)等效電感 L , 用公式( 7 ) 計(jì)算:L , =R , R c C .(7 )式中: L , 串聯(lián)等效電感值， H ; C u 平衡電容值， F 。7 . 4 試樣的彈性磁導(dǎo)率 N i 用公式( 8 ) 計(jì)算: 耐L ,p , = N I S( 8 )式中: W , 彈性磁導(dǎo)率， H / m,7 . 5 彈性磁導(dǎo)率 P : 和相對(duì)彈性磁導(dǎo)率K, 之間的關(guān)系如公式( 9 ) 所示: 產(chǎn) : = 腳八t . ， . ” 。 . (9)式中: A 真空磁導(dǎo)率( ,u o = 4 n X 1 0 - ) , H / m; 八 ， 相對(duì)彈性磁導(dǎo)率。