永磁材料測量中尚存的若干問題

時間：2019-12-26

摘要：本文對永磁測量技術中尚存在的不足與問題作了一些探索與討論,旨在使目前的永磁測量技朝著較趨于完善的方向發(fā)展。 
關鍵詞：永磁體 磁化場 磁特性 永磁材料測量
 
1　前言：對永磁材料的磁參量進行準確測量,一直是磁學工作者探討和追求的目標。近幾年來,我國在永磁測量領域里,**了較大的進展,在測量設備、測量方法、人員素質(zhì)方面得到了很大的進步。但在永磁材料測量技術中仍還存在著不少間題。本文對永磁材料測量技術中尚存在的不足與問題作了一些探討。通過這些討論,使人們的思想意識能從解決測量手段到追求準確性、高可比性的方面轉換從解決材料的磁特性測量方法到進一步加強產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗手段的方向發(fā)展,使永磁測量技術能朝著較趨于完善的目標邁進。

FE-2100H永磁材料測量裝置測量原理
 
2　樣品的端面平整度問題
　　由于工藝上的原因,常規(guī)試樣的端面往往出現(xiàn)不很平整,有一些表面缺陷,光潔度不高等問題。為了分析端面平整對磁性能影響的程度,我們?nèi)×巳N材料的樣品,對其磨平前與磨平后進行了十八組對比實驗,比較它們磨平前后的磁性能測量結果,發(fā)現(xiàn)樣品的端面平整度對測量結果有很大的影響,磨平后的磁性能較磨平前高。矯頑力可以高1.24％,剩磁可以高4.27％。分析其原因：是由于樣品在測量磁路中漏磁通的大小所造成的。因為據(jù)電磁學原理,在磁路中安培環(huán)路定理成立。而永磁磁路的總磁通是由兩部分組成的,通過漏磁間隙的漏磁通（用漏磁通密度B1表示）和通過有效間隙的有效磁通（用有效磁通密度Bu表示）。在實際測量過程中,隨著試樣與電磁鐵距離的變化,磁路中的磁通分布以及總磁導都要發(fā)生變化。而漏磁通的分布是隨磁路長短、接合處情況和工作間隙的大小而變化的。當試樣與電磁鐵接觸面接合處間隙的距離愈小,Bu增大,B1減小。反之,距離愈大,B1增大,Bu減小。
 
3　表面場測量問題
　　目前,永磁材料應用廣泛,制成的產(chǎn)品幾何尺寸各異。有些產(chǎn)品很難按照工業(yè)標準方法測量全部的磁特性參數(shù),但為了實現(xiàn)對產(chǎn)品的質(zhì)量控制,必須對其中的某些參數(shù)進行測試。多數(shù)情況下是用霍爾磁強計來測量樣品的表面磁場強度?；魻柎艔娪嬍歉鶕?jù)霍爾效應原理來進行測量的,即是利用霍爾傳感器來測量。因磁場不同而產(chǎn)生的不同霍爾電動勢。這種方法對于產(chǎn)品的質(zhì)量控制可以起到一定的作用,但由于測量結果受到各種因素的影響,可比性和可靠性都比較差,單用這一個參數(shù)對產(chǎn)品的質(zhì)量進行控制仍然存在著不少技術上的問題。
　　3.1造成測量誤差的因素分析
　　實驗分析造成測量結果誤差的原因是,在一般情況下,永磁體表面場的分布是不均勻的,用同一霍爾傳感器測量同一磁體的同一面,有如下規(guī)律①軸向取向圓片,圓心處較低,邊緣較高,圓心部位的表面場只有邊緣表面場的左右。②各向同性圓片,圓心處表面場較低,圓邊較高,圓心處表面場是邊緣處表面場的左右。③軸向取向圓環(huán),靠近內(nèi)外圓邊處高,中間處低。④方塊、四角較高,其它按短邊方向,中間低,兩邊高。⑤圓周內(nèi)、外多極磁,單面多極磁,表面場的分布由充磁技術決定,可呈正弦分布或馬鞍形分布。
　　對于各向異性磁體,除了同一面表面場不均勻外,取向方向上不同面的表面場還存在較大的差異。因此,若不進行材料性能的測試,單憑表面場來判斷磁體性能的情況下,測試位置很關鍵。
　　除了測量位置外,還有一個重要的問題,就是測量儀器的問題。同一磁體,劃定傳感器大小的測試位置,不同型號的儀器測試結果往往不相同。經(jīng)分析,測量儀器方面引起的誤差主要由霍爾傳感器的結構尺寸,即霍爾傳感器的保護套的厚度和霍爾傳感器的有效面積尺寸的大小所造成。
 
4　飽和磁化場問題
　　從原理上講圖,實現(xiàn)磁性材料的飽和磁化,在實際測量中是一件比較困難的事情,特別是當樣品趨于飽和磁化狀態(tài)時,外磁場的變化對材料磁化狀態(tài)的改變已經(jīng)非常小,甚至**過了測量儀器靈敏度或對測量結果的不確定度已無明顯影響。因此,從測量的角度講,有必要規(guī)定一個磁場強度值,當外磁化場強度達到這一值時,測量得到的結果與飽和狀態(tài)下得到的值無明顯差別,該磁場強度稱為飽和磁場強度Hs,所對應的磁化狀態(tài)為技術磁飽和狀態(tài)。
　　在測量高內(nèi)察矯頑力材料的樣品時可以觀察到磁化強度隨外磁化場強度的增加而降低的現(xiàn)象。這是由于電磁鐵較頭材料局部磁飽和所造成的。
 
5　測量方法方面的問題
　　標準（GB/T3217-92）中提出的測量方法可分為兩種,簡單地說是①先定原點,后測退磁曲線方法②描繪完退磁曲線后,再定坐標原點方法。
　　從理論上講,這兩種方法是一樣的,但實際測量中往往是有誤差的,有時誤差還較大。取幾組樣品,兩種方法測量后比較其實際效果,得出采用方法①比較可靠。
　　圖為測量一梯形體所得到的變形光柵像,為避免柵線與棱邊平行,調(diào)節(jié)使柵線與各棱邊近似成“。傅里葉變換法處理所得的結果:由于被測物體表面梯度變化很大,因此柵線周期不能**太小,傅里葉變換頻譜的各譜線分離的就不徹底,處理過程中采用了作者提出的高冪次指數(shù)低通濾波器和二維傅里葉變換,**較好的結果。  
　　傅里葉變換法形貌測量對變形柵像質(zhì)量的要求并不是較關鍵的,但若處理好實驗采集條件,得到滿足要求的圖象,對處理結果是有很大影響的。
　　分析引起兩種測量方法測試數(shù)據(jù)不一致的較主要原因一個是電磁鐵的剩磁影響,另一個是與記錄儀的靈敏度有關。
 
6　測較儀器方面的問題
　　目前采用的場一型磁特性測試儀,是運用全晶體管組成的積分器原理制成,特點是測量速度快,測量范圍寬,靈敏度較高,能較好地達到儀器要求的精度,但是線圈制作比較繁瑣。

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詞條說明
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