第六章磁的測(cè)量

1、第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 磁場(chǎng)的測(cè)量磁場(chǎng)的測(cè)量第三節(jié)第三節(jié) 磁性材料的測(cè)量磁性材料的測(cè)量 第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)n 電磁測(cè)量包括電測(cè)量和磁測(cè)量，但磁的測(cè)量在電磁測(cè)量包括電測(cè)量和磁測(cè)量，但磁的測(cè)量在工程上用的較少，一般多在設(shè)計(jì)和研究領(lǐng)域中使工程上用的較少，一般多在設(shè)計(jì)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(zhuān)用裝置，這些裝

2、置在一般工廠廠，使用的多是專(zhuān)用裝置，這些裝置在一般工廠并不常見(jiàn)，所以本章只介紹磁測(cè)量的基本內(nèi)容和并不常見(jiàn)，所以本章只介紹磁測(cè)量的基本內(nèi)容和基本原理，以及通用的磁測(cè)量裝置，為將來(lái)可能基本原理，以及通用的磁測(cè)量裝置，為將來(lái)可能從事磁測(cè)量工作的同學(xué)打下一個(gè)基礎(chǔ)，在介紹中，從事磁測(cè)量工作的同學(xué)打下一個(gè)基礎(chǔ)，在介紹中，也暫不涉及測(cè)量中的具體技術(shù)問(wèn)題。也暫不涉及測(cè)量中的具體技術(shù)問(wèn)題。 第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第一節(jié) 概述磁測(cè)量包括兩個(gè)方面磁測(cè)量包括兩個(gè)方面 一一. .磁場(chǎng)測(cè)量磁場(chǎng)測(cè)量 測(cè)量某個(gè)空間或某個(gè)位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度、或磁感應(yīng)測(cè)量某個(gè)空間或某個(gè)

3、位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度、或磁感應(yīng)強(qiáng)度。例如建造一個(gè)磁隔離室，就需要測(cè)量室內(nèi)磁強(qiáng)度。例如建造一個(gè)磁隔離室，就需要測(cè)量室內(nèi)磁場(chǎng)是否完全被屏蔽。又例如對(duì)磁鐵進(jìn)行充磁或退磁，場(chǎng)是否完全被屏蔽。又例如對(duì)磁鐵進(jìn)行充磁或退磁，就需要測(cè)量充磁或退磁的磁場(chǎng)強(qiáng)度是否足夠。就需要測(cè)量充磁或退磁的磁場(chǎng)強(qiáng)度是否足夠。 二二. .磁性材料的磁性能測(cè)量磁性材料的磁性能測(cè)量 磁性材料的磁性能表現(xiàn)在它的磁性材料的磁性能表現(xiàn)在它的磁化曲線和磁滯回磁化曲線和磁滯回線線上，所以測(cè)量磁性材料的磁性能，實(shí)際上就是測(cè)上，所以測(cè)量磁性材料的磁性能，實(shí)際上就是測(cè)定磁化曲線和磁滯回線。由于材料在直流狀態(tài)下和定磁化曲線和磁滯回線。由于材料在直流狀態(tài)下和在

4、交流狀態(tài)下的表現(xiàn)各異，所以要根據(jù)需要，按實(shí)在交流狀態(tài)下的表現(xiàn)各異，所以要根據(jù)需要，按實(shí)際工作條件，測(cè)量其直流磁特性或交流磁特性。際工作條件，測(cè)量其直流磁特性或交流磁特性。第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第二節(jié) 磁場(chǎng)的測(cè)量 一、用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁通一、用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁通 沖擊檢流計(jì)特性沖擊檢流計(jì)特性(p159)：沖擊檢流計(jì)的可動(dòng)線圈沖擊檢流計(jì)的可動(dòng)線圈具有較大的慣性，若與另一測(cè)量線圈相連接，則具有較大的慣性，若與另一測(cè)量線圈相連接，則測(cè)量測(cè)量線圈所感應(yīng)的線圈所感應(yīng)的瞬時(shí)電流與持續(xù)時(shí)間的乘積瞬時(shí)電流與持續(xù)時(shí)間的乘積與沖擊檢流與沖擊檢流計(jì)的可動(dòng)

5、線圈的最大偏轉(zhuǎn)角成正比計(jì)的可動(dòng)線圈的最大偏轉(zhuǎn)角成正比(S為沖擊檢流計(jì)的為沖擊檢流計(jì)的沖擊靈敏度；沖擊靈敏度；Cq為沖擊常數(shù)為沖擊常數(shù))。 qttmCqSqtiS21d第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)22211121ddddddd d dd,d 0d1BtttBtttttBBmqqqmBiNRiLttiNR i tLttiLttNRqNqCC RC RN 測(cè)量開(kāi)始與終了電流皆為零 可認(rèn)為 沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁通原理：沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁通原理：測(cè)量磁場(chǎng)時(shí)將測(cè)量線圈移進(jìn)到被測(cè)磁場(chǎng)，將在線圈中產(chǎn)生一脈沖測(cè)量磁場(chǎng)時(shí)將測(cè)量線圈移進(jìn)到被測(cè)磁場(chǎng)，將在線圈中產(chǎn)生一

6、脈沖電荷，可證明脈沖電荷量正比于磁通變化量，為此可通過(guò)測(cè)量電荷，可證明脈沖電荷量正比于磁通變化量，為此可通過(guò)測(cè)量脈沖電荷量，求得測(cè)量線圈所處的空間的磁通變化量脈沖電荷量，求得測(cè)量線圈所處的空間的磁通變化量。脈沖電脈沖電荷量與磁通變化量關(guān)系可由下式求得荷量與磁通變化量關(guān)系可由下式求得 若從被測(cè)磁場(chǎng)移出，若從被測(cè)磁場(chǎng)移出，磁通變化量即等于磁磁通變化量即等于磁通量，若將測(cè)量線圈通量，若將測(cè)量線圈旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180，磁通變，磁通變化量等于磁通量?jī)杀丁；康扔诖磐績(jī)杀?。qttmCqSqtiS21d第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) 1.磁通計(jì)結(jié)構(gòu)：磁通計(jì)

7、結(jié)構(gòu)：磁通計(jì)使用磁通計(jì)使用高阻尼、無(wú)反作用游絲高阻尼、無(wú)反作用游絲的磁電系儀表的磁電系儀表，偏轉(zhuǎn)后可動(dòng)線圈會(huì)停留在最終位置，不，偏轉(zhuǎn)后可動(dòng)線圈會(huì)停留在最終位置，不會(huì)因?yàn)閿嚯姸嘶亓泓c(diǎn)。因此可以用來(lái)測(cè)量偏轉(zhuǎn)角的最會(huì)因?yàn)閿嚯姸嘶亓泓c(diǎn)。因此可以用來(lái)測(cè)量偏轉(zhuǎn)角的最大值，開(kāi)始測(cè)量時(shí)可用復(fù)位按鈕將指針調(diào)回到零點(diǎn)位置。大值，開(kāi)始測(cè)量時(shí)可用復(fù)位按鈕將指針調(diào)回到零點(diǎn)位置。然后將測(cè)量線圈移進(jìn)或移出磁場(chǎng)，測(cè)定偏轉(zhuǎn)角的最大值。然后將測(cè)量線圈移進(jìn)或移出磁場(chǎng)，測(cè)定偏轉(zhuǎn)角的最大值。二、磁通計(jì)二、磁通計(jì)第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) 2. 磁通計(jì)測(cè)量原理：磁通計(jì)測(cè)量原

8、理： 將測(cè)量線圈移進(jìn)被測(cè)磁場(chǎng)，或從被測(cè)磁場(chǎng)將測(cè)量線圈移進(jìn)被測(cè)磁場(chǎng)，或從被測(cè)磁場(chǎng)移出，測(cè)量線圈所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)可按下式求出移出，測(cè)量線圈所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)可按下式求出d d dd 2 d d , LBcCCLCCCeNteBlrNN SBtteeN SBN 可動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在表內(nèi)永久磁鐵作用下所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為忽略回路電阻 可認(rèn)為并忽略符號(hào) 可得也就是磁通計(jì)的偏轉(zhuǎn)角與被測(cè)磁通變化量也就是磁通計(jì)的偏轉(zhuǎn)角與被測(cè)磁通變化量成正比。成正比。B第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) 三、高斯計(jì)三、高斯計(jì) 高斯計(jì)是利用半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的高斯計(jì)是利用半導(dǎo)體

9、的霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器。將霍爾元件置于磁場(chǎng)中，若磁場(chǎng)方向與霍爾片垂直，儀器。將霍爾元件置于磁場(chǎng)中，若磁場(chǎng)方向與霍爾片垂直，并從一個(gè)對(duì)邊通入電流，則另一個(gè)對(duì)邊將出現(xiàn)電壓，所產(chǎn)并從一個(gè)對(duì)邊通入電流，則另一個(gè)對(duì)邊將出現(xiàn)電壓，所產(chǎn)生的電壓與所處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)生的電壓與所處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度度 B 成正比。即成正比。即NqbIBUH 若用電壓表測(cè)量，就可若用電壓表測(cè)量，就可以根據(jù)電壓值求出對(duì)應(yīng)高以根據(jù)電壓值求出對(duì)應(yīng)高斯值，或者直接在電壓表斯值，或者直接在電壓表的標(biāo)尺上，用高斯值刻度，的標(biāo)尺上，用高斯值刻度，即構(gòu)成了高斯計(jì)。即構(gòu)成了高斯計(jì)。第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京

10、信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)FL=qBv FE= - qEHEH UH / b動(dòng)態(tài)平衡時(shí)動(dòng)態(tài)平衡時(shí) FL - FEBv = UH / bI=Nq bdv UH = IB/(Nqd)= -RH *IB/d = kH *IB(UH =kH *IBcos)第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 磁性材料的測(cè)量磁性材料的測(cè)量 一、磁性材料測(cè)量方法一、磁性材料測(cè)量方法 要測(cè)量磁性材料的性能首先要把待測(cè)材料制成試樣要測(cè)量磁性材料的性能首先要把待測(cè)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(cè)并在試樣上繞制線圈，然后根據(jù)材料的工作條件，

11、測(cè)量它的直流或交流磁特性。量它的直流或交流磁特性。測(cè)量時(shí)要求樣品內(nèi)部磁場(chǎng)測(cè)量時(shí)要求樣品內(nèi)部磁場(chǎng)必須分布均勻必須分布均勻。試樣可制成環(huán)狀、棒狀或條狀。試樣可制成環(huán)狀、棒狀或條狀。第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) RCq 圖中先將開(kāi)關(guān)圖中先將開(kāi)關(guān)S1 投投向右邊，由電流表測(cè)出向右邊，由電流表測(cè)出通過(guò)互感的電流值，記通過(guò)互感的電流值，記下沖擊檢流計(jì)測(cè)出的最下沖擊檢流計(jì)測(cè)出的最大偏轉(zhuǎn)角。大偏轉(zhuǎn)角。T1mqMIC R 若式中若式中MT 為已知，為已知，可從上式求得可從上式求得 值。值。RCq二、用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁性材料直流磁特性二、用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁

12、性材料直流磁特性22211121ddddddd d dd,d 0d1BtttBtttttBBmqqqmBiNRiLttiNR i tLttiLttNRqNqCC RC RN 測(cè)量開(kāi)始與終了電流皆為零 可認(rèn)為用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁特性步驟用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁特性步驟第一步：測(cè)定沖擊檢流計(jì)的磁通沖擊常數(shù)第一步：測(cè)定沖擊檢流計(jì)的磁通沖擊常數(shù)第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) 第三步：測(cè)量基本磁化曲線第三步：測(cè)量基本磁化曲線 從最大磁感應(yīng)強(qiáng)度的較從最大磁感應(yīng)強(qiáng)度的較小的值開(kāi)始小的值開(kāi)始，依次改變磁化，依次改變磁化電流，將每次磁化電流值代電流，將每次磁化電流

13、值代入安培環(huán)路定律的公式，求入安培環(huán)路定律的公式，求出磁場(chǎng)強(qiáng)度出磁場(chǎng)強(qiáng)度H，再用沖擊電，再用沖擊電流檢流計(jì)測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度流檢流計(jì)測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度B，根據(jù)每次對(duì)應(yīng)的根據(jù)每次對(duì)應(yīng)的H、B。即。即可畫(huà)出基本磁化曲線。可畫(huà)出基本磁化曲線。D-環(huán)形樣品的平均直徑環(huán)形樣品的平均直徑S樣品的橫截面積樣品的橫截面積SNRCBDINHq211 用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁特性步驟用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁特性步驟。，R，S，材料就被退磁材料就被退磁直至為零時(shí)直至為零時(shí)使電流逐漸減少使電流逐漸減少并不斷加大并不斷加大反復(fù)改變投向反復(fù)改變投向?qū)⑼断蜃筮呁断蜃筮厡㈤_(kāi)關(guān)將開(kāi)關(guān)退磁退磁第二步第二步121S ： 22211121dddddd

14、d d dd,d 0d1BtttBtttttBBmqqqmBiNRi LttiN R i t LttiLttN RqNqCC RC RN 測(cè)量開(kāi)始與終了電流皆為零可認(rèn)為第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)第四步：第四步： 測(cè)定磁滯回線測(cè)定磁滯回線 由于磁滯回線是對(duì)稱(chēng)的，由于磁滯回線是對(duì)稱(chēng)的，所以只要測(cè)出磁滯曲線的所以只要測(cè)出磁滯曲線的一個(gè)半邊，另一個(gè)半邊就一個(gè)半邊，另一個(gè)半邊就可以按對(duì)稱(chēng)原則畫(huà)出。測(cè)可以按對(duì)稱(chēng)原則畫(huà)出。測(cè)量時(shí)激磁電流可以從最大量時(shí)激磁電流可以從最大值開(kāi)始，然后逐漸調(diào)小，值開(kāi)始，然后逐漸調(diào)小，直至等于零。然后再?gòu)牧阒敝恋扔诹?。然?/p>

15、再?gòu)牧阆蜇?fù)向最大值調(diào)節(jié)，至負(fù)向負(fù)向最大值調(diào)節(jié)，至負(fù)最大值為止。之間可以取最大值為止。之間可以取若干點(diǎn)。測(cè)量順序如下式。若干點(diǎn)。測(cè)量順序如下式。mmIIII110用沖擊電流計(jì)測(cè)量磁特性步驟用沖擊電流計(jì)測(cè)量磁特性步驟 第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)可見(jiàn)交流磁特性可歸結(jié)為可見(jiàn)交流磁特性可歸結(jié)為 的測(cè)量。的測(cè)量。交流磁特性交流磁特性是指磁性材料在交變磁場(chǎng)反復(fù)磁化時(shí)所是指磁性材料在交變磁場(chǎng)反復(fù)磁化時(shí)所測(cè)出的測(cè)出的 H-B H-B 關(guān)系曲線。并稱(chēng)為關(guān)系曲線。并稱(chēng)為動(dòng)態(tài)磁滯回線動(dòng)態(tài)磁滯回線。 若交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值不同，所形成的若交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度

16、最大值不同，所形成的動(dòng)態(tài)磁滯回線也不同，將動(dòng)態(tài)磁滯回線也不同，將不同的動(dòng)態(tài)磁滯回線頂不同的動(dòng)態(tài)磁滯回線頂點(diǎn)連起來(lái)，即形成動(dòng)態(tài)磁化曲線點(diǎn)連起來(lái)，即形成動(dòng)態(tài)磁化曲線。 從動(dòng)態(tài)磁化曲線上求出的磁導(dǎo)率，則稱(chēng)之為從動(dòng)態(tài)磁化曲線上求出的磁導(dǎo)率，則稱(chēng)之為振振幅磁導(dǎo)率幅磁導(dǎo)率。mmmBHmmBH 與三、交流磁特性的測(cè)量三、交流磁特性的測(cè)量第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) 1.最大磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量最大磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量 SfNUBCPm224 移項(xiàng)得移項(xiàng)得 4 , ),(, 2222mcpmcpSBfNU。BUN 然后從下式求出然后從下式求出勢(shì)平均值勢(shì)平均值繞

17、組感應(yīng)電動(dòng)繞組感應(yīng)電動(dòng)因此可先測(cè)出因此可先測(cè)出流不一定是正弦波流不一定是正弦波但電但電磁通變化也是正弦波磁通變化也是正弦波若電源電壓為正弦波若電源電壓為正弦波第六章第六章 磁的測(cè)量磁的測(cè)量電氣測(cè)量技術(shù)電氣測(cè)量技術(shù)南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué)測(cè)量最大磁場(chǎng)強(qiáng)度必須測(cè)出通過(guò)樣品繞組的最大測(cè)量最大磁場(chǎng)強(qiáng)度必須測(cè)出通過(guò)樣品繞組的最大電流，由于電流不是正弦波，磁化電流最大值要電流，由于電流不是正弦波，磁化電流最大值要用一個(gè)互感線圈測(cè)量。用一個(gè)互感線圈測(cè)量。 2.最大磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量最大磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量fMlNUH。HIUfMIIUCPmmmCPmmCP4 4 。 1111值值值求出值求出然后再?gòu)娜缓笤購(gòu)淖畲笾底畲笾登蟪龃呕娏髑蟪龃呕娏鲬?yīng)電壓的平均值應(yīng)電壓的平均