1、第七章 磁的测量第一节 概述第二节 磁场的测量第三节 磁性材料的测量 本章要点 电磁测量包括电测量和磁测量，磁测电磁测量包括电测量和磁测量，磁测量多在设计和研究领域中使用。在生产量多在设计和研究领域中使用。在生产磁性材料的工厂，如硅钢片厂、磁钢厂，磁性材料的工厂，如硅钢片厂、磁钢厂，使用的多是专用装置，这些装置在一般使用的多是专用装置，这些装置在一般工厂并不常见，所以本章只介绍磁测量工厂并不常见，所以本章只介绍磁测量的的基本内容和基本原理，以及通用的的的基本内容和基本原理，以及通用的磁测量装置，为将来可能从事磁测量工磁测量装置，为将来可能从事磁测量工作的同学打下一个基础，在介绍中，也作的同学打
2、下一个基础，在介绍中，也暂不涉及测量中的具体技术问题。暂不涉及测量中的具体技术问题。第一节第一节 概述概述磁测量包括两个方面磁测量包括两个方面 一一.磁场测量磁场测量 测量某个空间或某个位置的磁场强度、或磁感应强测量某个空间或某个位置的磁场强度、或磁感应强度。例如建造一个磁隔离室，就需要测量室内磁场是度。例如建造一个磁隔离室，就需要测量室内磁场是否完全被屏蔽。又例如对磁铁进行充磁或退磁，就需否完全被屏蔽。又例如对磁铁进行充磁或退磁，就需要测量充磁或退磁的磁场强度是否足够。要测量充磁或退磁的磁场强度是否足够。二二.磁性材料的磁性能测量磁性材料的磁性能测量 磁性材料的磁性能表现在它的磁化曲线和磁滞
3、回线磁性材料的磁性能表现在它的磁化曲线和磁滞回线上，所以测量磁性材料的磁性能，实际上就是测定磁上，所以测量磁性材料的磁性能，实际上就是测定磁化曲线和磁滞回线。由于材料在直流状态下和在交流化曲线和磁滞回线。由于材料在直流状态下和在交流状态下的表现各异，所以要根据需要，按实际工作条状态下的表现各异，所以要根据需要，按实际工作条件，测量其直流磁特性或交流磁特性。件，测量其直流磁特性或交流磁特性。返回本章首页专用的磁性能测量仪器返回本章首页第二节第二节 磁场的测量磁场的测量 一、用冲击检流计测量磁通一、用冲击检流计测量磁通 1.冲击检流计特性：冲击检流计特性：冲击检流计的可动线圈具有较大的惯性，冲击检
4、流计的可动线圈具有较大的惯性，若与另一测量线圈相连接，则测量线圈所感应的瞬时电流与持续若与另一测量线圈相连接，则测量线圈所感应的瞬时电流与持续时间的乘积（即脉冲电荷量）与冲击检流计的可动线圈的最大偏时间的乘积（即脉冲电荷量）与冲击检流计的可动线圈的最大偏转角成正比。可见冲击检流计可测量瞬间通过它的脉冲电荷量。转角成正比。可见冲击检流计可测量瞬间通过它的脉冲电荷量。qttmCqSqtiS21d返回本章首页 冲击检流计测量磁通原理：冲击检流计测量磁通原理：测量磁场时将测量线圈移进到被测磁场，将在线圈中产生一脉冲电荷，可证明脉冲电荷量正比于磁通变化量，为此可通过测量脉冲电荷量，求得测量线圈所处的空间
5、的磁通变化量。脉冲电荷量与磁通变化量关系可由下式求得mBqqBqmBttttttBNRCRCNqC，qRqNttiLttiLtiRtN 1 0 ddd,ddd ddd 212121式可得求代入检流计正比与线圈内磁通变化量成荷量中表明通过检流计的电式可求得可认为为零测量开始与终了电流皆 若从被测磁场移出，磁通变化量即等于磁通量，若将测量线圈旋转180，磁通变化量等于磁通量两倍。返回本章首页 二、磁通计二、磁通计 1.磁通计结构：磁通计结构：磁通计使用高阻尼、无反作用游丝磁通计使用高阻尼、无反作用游丝的磁电系仪表，偏转后可动线圈会停留在最终位置，不的磁电系仪表，偏转后可动线圈会停留在最终位置，不会
6、因为断电而退回零点。因此可以用来测量偏转角的最会因为断电而退回零点。因此可以用来测量偏转角的最大值，开始测量时可用复位按钮将指针调回到零点位置。大值，开始测量时可用复位按钮将指针调回到零点位置。然后将测量线圈移进或移出磁场，测定偏转角的最大值。然后将测量线圈移进或移出磁场，测定偏转角的最大值。返回本章首页 2.磁通计测量原理：磁通计测量原理：将测量线圈移进被测磁场，或从被测磁场移出，测量线圈所感应的电动势可按下式求出CCCLCBcBLNSBNeetSBNtBlrNetNe ,dd dd 永久磁 铁久磁铁作用下可动动线圈转动时在表 dd 可得并忽略符号可认为忽略回路电阻的电动势为 也就是磁通计的
7、最大偏转角与被测磁通变化量成正比。若从被测磁场移出，磁通变化量即等于磁通量.。测量线圈移进或移出之后，磁通计的最大偏转角能保持不变，以便于读数。返回本章首页 三、高斯计三、高斯计 高斯计是利用半导体的霍尔效应来测量磁感应强度的高斯计是利用半导体的霍尔效应来测量磁感应强度的仪器。将霍尔元件置于磁场中，若磁场方向与霍尔片垂直，仪器。将霍尔元件置于磁场中，若磁场方向与霍尔片垂直，并从一个对边通入电流，则另一个对边将出现电压，所产并从一个对边通入电流，则另一个对边将出现电压，所产生的电压与所处磁场的磁感应强度生的电压与所处磁场的磁感应强度 B 成正比。即成正比。即NqbIBUH返回本章首页 若用电压表
8、测量，若用电压表测量，就可以根据的电压就可以根据的电压值求出对应高斯值，值求出对应高斯值，或者直接在电压表或者直接在电压表的标尺上，用高斯的标尺上，用高斯值刻度，即构成了值刻度，即构成了高斯计。高斯计。第三节 磁性材料的测量 磁性材料测量方法磁性材料测量方法 要测量磁性材料的性能首先要把待测材料制成试样并在试要测量磁性材料的性能首先要把待测材料制成试样并在试样上绕制线圈，然后根据材料的工作条件，测量它的直流或交流样上绕制线圈，然后根据材料的工作条件，测量它的直流或交流磁特性。测量时要求样品内部磁场必须分布均匀。试样可制成环磁特性。测量时要求样品内部磁场必须分布均匀。试样可制成环状、棒状或条状。
9、状、棒状或条状。返回本章首页一、直流磁特性的测量一、直流磁特性的测量 用冲击电流计测量磁特性步骤用冲击电流计测量磁特性步骤 第一步：测定冲击电流计的磁通冲击常数第一步：测定冲击电流计的磁通冲击常数 RCq 图中先将开关 投向右边，由电流表测出通过互感的电流值，记下冲击电流计测出的最大偏转角。IMRCTqm1 若式中M 为已知，可从上式求得 值。RCq1s返回本章首页 用冲击电流计测量磁特性步骤 第二步第二步:退磁退磁 将开关将开关S1投向左边，将投向左边，将S2反复改变投向，并不断加反复改变投向，并不断加 大大R1使电流逐渐减少，直至为零时，材料就被退磁。使电流逐渐减少，直至为零时，材料就被退
10、磁。第三步：测量基本磁化曲线第三步：测量基本磁化曲线 从最大磁感应强度的较小的值开始，依次改变磁化电从最大磁感应强度的较小的值开始，依次改变磁化电流，将每次磁化电流值代入安培环路定律的公式，求出流，将每次磁化电流值代入安培环路定律的公式，求出磁场强度磁场强度H，再用冲击电流计测出磁感应强度，再用冲击电流计测出磁感应强度B，根据，根据每次对应的每次对应的H、B。即可画出基本磁化曲线。即可画出基本磁化曲线。SNRCBDINHq211 返回本章首页铸铁、铸钢及硅钢片的磁化曲线铸铁铸铁铸钢铸钢硅钢硅钢片片铸铁铸铁铸钢铸钢硅钢硅钢片片常用磁性材料的磁化曲线常用磁性材料的磁化曲线返回本章首页 用冲击电流计
11、测量磁特性步骤 第四步：第四步：测定磁滞回线测定磁滞回线 由于磁滞回线是对称的，所以只要测出磁滞由于磁滞回线是对称的，所以只要测出磁滞曲线的一个半边，另一个半边就可以按对称原曲线的一个半边，另一个半边就可以按对称原则画出。测量时激磁电流可以从最大值开始，则画出。测量时激磁电流可以从最大值开始，然后逐渐调小，直至等零。然后再从零向负向然后逐渐调小，直至等零。然后再从零向负向最大值调节，至负最大值为止。之间可以取若最大值调节，至负最大值为止。之间可以取若干点。测量顺序如下式。干点。测量顺序如下式。mmIIII110返回本章首页反向减小反向减小H到到0，则，则B沿沿de到到Br。H按原方向增加经按原
12、方向增加经ef到到Hc；继续增大继续增大H，则，则B沿沿fa回到原来饱和状态。回到原来饱和状态。当铁磁质达到饱和当铁磁质达到饱和后，减小后，减小H，B沿沿图图ab下降；当下降；当H=0时时BBr，称为剩，称为剩磁。当磁。当HHc时，时，B=0，bc段是退磁段是退磁曲线曲线 Hc称为矫顽称为矫顽力；反向继续增大力；反向继续增大H，铁磁质反向沿，铁磁质反向沿cd段达到饱和；段达到饱和；返回本章首页 磁滞磁滞回线回线：铁磁材料的磁化过程是不可逆的。铁磁材料的磁化过程是不可逆的。abcdef当铁磁质达到饱和当铁磁质达到饱和后，减小后，减小H，B沿沿图图ab下降；当下降；当H=0时时BBr，称为剩，称为
13、剩磁。当磁。当HHc时，时，B=0，bc段是退磁段是退磁曲线曲线 Hc称为矫顽称为矫顽力；反向继续增大力；反向继续增大H，铁磁质反向沿，铁磁质反向沿cd段达到饱和；段达到饱和；-Hc-BrBr 二、交流磁特性的测量二、交流磁特性的测量 交流磁特性是指磁性材料在交变磁场反复磁化时交流磁特性是指磁性材料在交变磁场反复磁化时所测出的所测出的 H-B H-B 关系曲线。并称为动态磁滞回线。关系曲线。并称为动态磁滞回线。若交变磁场的磁场强度最大值不同，所形成的动态若交变磁场的磁场强度最大值不同，所形成的动态磁滞回线也不同，将不同的动态磁滞回线顶点连起来，磁滞回线也不同，将不同的动态磁滞回线顶点连起来，即
14、形成动态磁化曲线。即形成动态磁化曲线。从动态磁化曲线上的从动态磁化曲线上的HmHm、BmBm求出的磁导率，则称之求出的磁导率，则称之为振幅磁导率。可见交流磁特性可归结为磁导率的测为振幅磁导率。可见交流磁特性可归结为磁导率的测量。也就是量。也就是HmHm、BmBm的测量。的测量。mmmBH返回本章首页1、测量测量磁性材料磁磁性材料磁化曲线中的最大磁感应强度化曲线中的最大磁感应强度BM SB4fN U。B 然后从下式求出,U应电动势平均值绕组感N 因此可先测此是正弦波),正弦波(但电弦波(但磁通 变通变化,。若 电若电源电压为正 B 电压最大值求出感应应线圈，可以从二次线圈在被 测被测磁性材料上
15、m2cp2mcp22mSfNUBCPm224 移项得返回本章首页 2.测量交流磁化曲线的最大磁场强度测量交流磁化曲线的最大磁场强度HM 测量最大磁场强度必须测出通过样品绕组的最大电测量最大磁场强度必须测出通过样品绕组的最大电流，由于电流不是正弦波，磁化电流最大值要用一个互流，由于电流不是正弦波，磁化电流最大值要用一个互感线圈测量。感线圈测量。从互感线圈二次绕组感应电压的平均值求出从互感线圈二次绕组感应电压的平均值求出磁化电磁化电流的最大值，然后再从电流最大值求出最大磁场强度。流的最大值，然后再从电流最大值求出最大磁场强度。fMlNUHUfMICPmCPm4 4 111返回本章首页 3、测量交变磁场下的功率损耗、测量交变磁场下的功率损耗 交变磁场下的功率损耗，可用功率表测量，图中交变磁场下的功率损耗，可用功率表测量，图中测出的功率等于试样铁损耗加上功率表和电压表的损测出的功率等于试样铁损耗加上功率表和电压表的损耗。由于功率表的电压圈接在二次侧，所以功率表所耗。由于功率表的电压圈接在二次侧，所以功率表所测的值已经不包括绕组的铜损耗。测的值已经不包括绕组的铜损耗。返回本章首页
