专利名称：弱磁材料相对磁导率和电工纯铁矫顽力的测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及弱磁材料性能测量方法和设备，更具体地涉及相对磁导率在1.0010 1. 5000之间的弱磁材料相对磁导率和矫顽力在0 120A/m之间的电工纯铁矫顽力的测量方 法和设备。
技术背景已知空气的相对磁导率为1，由于弱磁材料的相对磁导率接近l，因此在一般工业测量 环境下，由于空气的存在，很难准确地直接测量弱磁材料的相对磁导率，需要对空气进行 补偿后再进行测量。传统的弱磁材料相对磁导率测量通常采用空气补偿冲击法。冲击法是指用冲击检流计 测量磁场的方法，它利用的是法拉第电磁感应的原理。下面参照图l，以冲击检流计为例 来说明冲击法。图1中动圈3悬挂在悬丝1下方，反射小镜2与动圈3连接，动圈3位于 磁极4之间。测量时，测量线圈与冲击检流计串接，当测量线圈中的电流反向时，由于磁 场反向引起的试样中磁感应强度的变化会引起测量线圈中磁通量的变化，而磁通量的变化 会使冲击检流计偏转，且冲击检流计的偏转角与磁通量的变化成比例，艮口 A4>=KBa 公式l-l △々——磁通量的变化量，单位Wb KB——冲击常数 a——偏转角公式卜1中KB为冲击常数。冲击常数只与测量回路中的电阻和冲击检流计的光程有关， 即只要测量回路中的电阻变化，或冲击检流计的光程变化(冲击检流计的工作原理将在数 据采集部分介绍)，冲击常数必须重新测量。检流计刻度盘上的刻度分格是均匀的，零点标在度盘中心。动圈左右偏转，都可读数。 公式中的a即图l中光点6的最大偏转距离对应的偏转角，通常，对于相对磁导率较高的 材料，与a对应的最大偏转距离可通过肉眼直接读出，但是实际应用中，随着弱磁材料的 不断开发，相对磁导率较小的弱磁材料得到了广泛的应用，对于相对磁导率较小的弱磁材 料的测量，使用上述方法则由于最大偏转距离太小，肉眼无法读出而不能准确测量。现有技术中，通常引入积分器来进行测量，其基本原理是在被测的磁场中借助测量线 圈感生出感应电动势，再把感应电动势积分，推算出被测样品的磁特性。但是由于该测量 的特点是得到的信号非常微弱，只有10—7 10—8C，因此，由于零点漂移，积分器也很难准 确测量弱磁材料的相对磁导率。因此需要提供精度更高、更准确的测量相对磁导率较小的弱磁材料相对磁导率的方法和设备。同理，矫顽力是指从试样的稳定饱和磁化状态，沿饱和磁滞回线单调地改变磁场，使 磁化强度沿饱和磁滞回线减小到零时的磁场强度，用Hc表示，单位为A/m。磁性材料矫顽 力的测量通常根据国标GB 3656-83设计，采用抛移线圈冲击法测量矫顽力。进行矫顽力测 量时，首先将螺线管通入大的直流电流，将试样磁化到饱和，然后将电流缓慢下降至零， 将试样退磁。在电流降为零后将电流换向，然后缓慢调节电流，直到将试样中的剩余磁感 应强度抵消为零，此时电流对应的磁场强度即为试样内禀矫顽力的大小。矫顽力的计算公式如下Hc=KI 公式l-2Hc——矫顽力，单位A/m， K为螺线管常数，单位m—、对于弱磁材料，例如电工纯铁，采用冲击法测量时，同样需要观察最大偏转距离为零 时的电流值，由于矫顽力值较小，因此电流换向后，抛移线圈时，最大偏转距离也很小， 肉眼很难读出何时最大偏转距离为零，因此也不能准确测量。采用积分器测量时，也同样存在零点漂移的影响，不能准确测量。 因此需要提供精度更高、更准确的测量相对弱磁材料(电工纯铁)矫顽力的方法和设备。发明内容本发明的目的是提供一种弱磁材料相对磁导率和电工纯铁矫顽力的测量装置，其特征在于包括测量部分，包括第一螺线管7，第二螺线管8，空气补偿线圈IO，附加空气补偿线圈 11，磁导率测量线圈9和矫顽力测量线圈12;电源部分，包括直流电源，用于给所述螺线管供电；测量数据采集部分，包括冲击检流计13，标准互感线圈16和阻尼开关14;所述第一螺线管和第二螺线管与所述直流电源串接，构成第一回路，用于为弱磁材料 相对磁导率的测量提供磁场，将所述第一螺线管和第二螺线管中的任一螺线管与所述直流 电源串联正接或反接，构成第二回路或第三回路，用于为电工纯铁矫顽力的测量提供磁场， 或用于为电工纯铁矫顽力的测量提供反向磁化饱和磁场；所述磁导率测量线圈9与所述冲击检流计13、标准互感线圈16、阻尼开关14、所述空气补偿线圈IO和附加空气补偿线圈11串接构成第四回路，用于测量弱磁材料相对磁导 率；所述矫顽力测量线圈12与所述冲击检流计13、标准互感线圈16和阻尼开关14串接， 构成第五回路，用于测量电工纯铁矫顽力；其中，所述测量数据采集部分还包括光源，至少一个反光镜18，和光尺19。使用如上所述的设备测量弱磁材料相对磁导率的方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的偏转距离落在光尺19上；2) 将所述空气补偿线圈IO和附加空气补偿线圈11放入所述第一螺线管和第二螺线管 中任一螺线管提供的磁场中，将所述磁导率测量线圈9放入另一个螺线管所提供的磁场中；3) 使冲击检流计处于阻尼状态，分别接通所述第一回路和所述第四回路；4) 进行空气磁通补偿，直到输入至少5A的电流后，所述直流电源15换向时光标仍不 偏转；5) 使冲击检流计处于阻尼状态，将所述磁导率测量线圈9取出，放入试样，然后再放回；6) 通过直流电源将电流调节到测量电流值，进行稳磁，然后使冲击检流计处于接通状 态，开始测量，再进行电源换向，从光尺上读取最大偏转距离，计算得出弱磁材料的相对 磁导率。使用如上所述的设备进行电工纯铁矫顽力的测试方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离落在光尺19上；2) 使冲击检流计处于阻尼状态，将试样放入所述矫顽力测量线圈12，然后将所述矫顽 力测量线圈12放入所述第二或第三回路中的螺线管中；3) 接通所述第三回路和第五回路，将所述直流电源的电流调节到至少5A，然后将电流 缓慢下降至零；4) 断开所述第三回路，接通所述第二回路，缓慢调节电流，直到将试样中的剩余磁感 应强度抵消为零，记录此时的电流值，计算出矫顽力。本发明的另 一个目的是提供一种弱磁材料相对磁导率和电工纯铁矫顽力的测量装置，包括测量部分，包括第一螺线管7，第二螺线管8，空气补偿线圈IO，附加空气补偿线圈11，磁导率测量线圈9和矫顽力测量线圈12; 电源部分，包括电源控制箱和直流电源15; 计算机控制部分，包括数据采集卡和测量系统；测量数据采集部分，包括冲击检流计，标准互感线圈16和阻尼开关14;所述第一螺线管和第二螺线管与所述直流电源串接，构成第一回路，用于为弱磁材料 相对磁导率的测量提供磁场，将所述第一螺线管和第二螺线管中的任一螺线管与所述直流电源串联正接或反接，构成第二回路或第三回路，用于为电工纯铁矫顽力的测量提供磁场， 或用于为电工纯铁矫顽力的测量提供反向磁化饱和磁场；所述磁导率测量线圈9与所述冲击检流计13、标准互感线圈16、阻尼开关14、所述 空气补偿线圈IO和附加空气补偿线圈11串接构成第四回路，用于测量弱磁材料相对磁导率；所述矫顽力测量线圈12与所述冲击检流计13、标准互感线圈16和阻尼开关14串接， 构成第五回路，用于测量电工纯铁矫顽力；其中，所述测量数据采集部分还包括光源，线性CCD和至少一个反射镜，所述光源发 出的光线经所述反射镜反射在所述CCD的芯片上，所述CCD与计算机通讯。使用如上所述的设备测量弱磁材料相对磁导率的方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离落在CCD测量范围内，通过计算机进行显示；2) 将所述空气补偿线圈IO和附加空气补偿线圈11放入所述第一螺线管和第二螺线管 中任一螺线管提供的磁场中，将所述磁导率测量线圈9放入所述第一螺线管和第二螺线管 中的另一个提供的磁场中；3) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使所述冲击检流计处于阻尼状态，分别接通 所述第一回路和所述第四回路；4) 进行空气补偿，通过所述测量系统控制直流电源输入电流值，直到输入至少5A的 电流后，所述直流电源换向时光标仍不偏转；5) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使冲击检流计处于阻尼状态，将所述磁导率 测量线圈9取出，放入试样，然后再放回；6) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱将电流调节到测量电流值，进行稳磁，然后 使冲击检流计处于接通状态，开始测量，再进行电源换向，由计算机自动读取最大偏转距 离，计算得出弱磁材料相对磁导率。使用如上所述设备进行电工纯铁矫顽力的测量方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离范围落在CCD测量范围内，通过计算机进行显示；2) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使冲击检流计处于阻尼状态，将试样放入所 述矫顽力测量线圈12，然后将所述矫顽力测量线圈12放入所述第二或第三回路中的螺线 管中；3) 通过计算机控制所述电源控制箱接通所述第三回路和第五回路，将所述直流电源的 电流调节到至少5A，然后将电流缓慢下降至零；4) 通过计算机控制所述电源控制箱断开所述第三回路，接通所述第二回路，缓慢调节 电流，直到将试样中的剩余磁感应强度抵消为零，记录此时的电流值，计算出矫顽力。本发明的再一个目的是提供一种弱磁材料相对磁导率和电工纯铁矫顽力的测量装置，包括测量部分，包括第一螺线管7，第二螺线管8，空气补偿线圈IO，附加空气补偿线圈 11，磁导率测量线圈9和矫顽力测量线圈12; 电源部分，包括电源控制箱和直流电源；计算机控制部分，包括数据采集卡和测量系统；测量数据采集部分，包括冲击检流计，标准互感线圈和阻尼电阻； 所述第一螺线管和第二螺线管与所述直流电源串接，构成第一回路，用于为弱磁材料 相对磁导率的测量提供磁场，将所述第一螺线管和第二螺线管中的任一螺线管与所述直流 电源串联正接或反接，构成第二回路或第三回路，分别用于为电工纯铁矫顽力的测量提供 磁场，或用于为电工纯铁矫顽力的测量提供反向磁化饱和磁场；所述磁导率测量线圈9与所述冲击检流计13、标准互感线圈16、阻尼开关14、所述空气补偿线圈IO和附加空气补偿线圈11串接构成第四回路，用于测量弱磁材料相对磁导 率；所述矫顽力测量线圈12与所述冲击检流计13、标准互感线圈16和阻尼开关14串接， 构成第五回路，用于测量电工纯铁矫顽力；其中，所述测量数据釆集部分还包括光源和线性CCD，所述CCD与计算机通讯。 使用如上所述的设备测量弱磁材料相对磁导率的方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离落在CCD测量范围内，通过计算机进行显示；2) 将所述空气补偿线圈IO和附加空气补偿线圈11放入所述第一螺线管和第二螺线管中的任一螺线管提供的磁场中，将所述磁导率测量线圈9放入另一螺线管提供的磁场中；3) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使所述冲击检流计处于阻尼状态，分别接通 所述第一回路和所述第四回路；4) 进行空气补偿，通过所述测量系统控制直流电源输入电流值，直到输入至少5A的 电流后，所述直流电源换向时光标仍不偏转；5) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使冲击检流计处于阻尼状态，将所述磁导率 测量线圈9取出，放入试样，然后再放回；6) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱将电流调节到测量电流值，进行稳磁，然后 使冲击检流计处于接通状态，开始测量，再进行电源换向，由计算机自动读取最大偏转距 离，计算得出弱磁材料相对磁导率。使用如上所述设备进行电工纯铁矫顽力的测量方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离范围落在CCD测量范围内，通过计算机进行显示；2) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使冲击检流计处于阻尼状态，将试样放入所 述矫顽力测量线圈12，然后将所述矫顽力测量线圈12放入所述第二或第三回路中的螺线 管中；3) 通过计算机控制所述电源控制箱接通所述第三回路和第五回路，将所述直流电源的 电流调节到至少5A，然后将电流缓慢下降至零；4) 通过计算机控制所述电源控制箱断开所述第三回路，接通所述第二回路，缓慢调节电流，直到将试样中的剩余磁感应强度抵消为零，记录此时的电流值，计算出矫顽力。与现有技术相比，由于使用至少一个反光镜将反射小镜的最大偏转距离进一步放大， 或者直接通过CCD测量反射小镜的最大偏转距离，因此测量精度显著提高，可测量相对磁 导率在1. 0010 1. 5000之间的弱磁材料，矫顽力在0 120A/m之间的电工纯铁。由于本发明可使用CCD采集数据，因此可与计算机通讯，实现自动化。而且，本发明提供的装置既可测量弱磁材料相对磁导率，又可测量电工纯铁的矫顽力， 实现了该装置的多功能性。
图1是冲击测量法的原理示意图。图2是本发明提供的一种实施例的测量原理示意图。图3是本发明的设备的原理示意图。图1中l-悬丝，2-反射小镜，3-动圈，4-磁极，5-动圈固定装置，6- 冲击检流计刻度盘。 图2中7- 第一螺线管，8 —第二螺线管，9-磁导率测量线圈，10-空气补偿线圈，11-附加空 气补偿线圈，12-矫顽力测量线圈，13-冲击检流计，14-阻尼开关，15-直流电源，16-标准 互感器，17-螺线管空腔。图3中18-反射镜，19-光尺。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的原理和具体实施方式
。本发明的原理是根据军标GJB937-90的弱磁材料相对磁导率测量标准和国标GB 3656-83的标准设计的双螺线管补偿空气磁导率冲击检流计测量方法和设备。 第一实施例本发明主要包括测量部分、电源部分和测量数据采集部分，可实现弱磁材料相对磁导 率测量和电工纯铁矫顽力测量两种功能。测量部分在图3中示出，包括第一螺线管7，第二螺线管8，空气补偿线圈IO，附加 空气补偿线圈11，磁导率测量线圈9和矫顽力测量线圈12。电源部分，包括直流电源，用于给所述螺线管供电。测量弱磁相对磁导率使用的电源 为在0 5A范围内连续可调的直流电源。测量数据采集部分分别在图2和图3中示出，包括在图3中示出的冲击检流计13，标 准互感线圈16和阻尼开关14，以及图2中示出的反射小镜2的偏转角放大光路，包括反光镜18和光尺19，其中，反光镜18可以根据需要使用一个或多个，反光镜18用于将冲 击检流计的反射小镜在光尺19上的最大偏转距离放大。进行弱磁材料磁导率测量时，首先连接设备中的各组成部分。第一螺线管7和第二螺 线管8与直流电源15串接，构成第一回路，用于为弱磁材料相对磁导率的测量提供磁场， 第一和第二螺线管7， 8由中空胶木辊缠绕漆包粗铜线制成，在第一和第二螺线管7， 8的 中部具有空腔17，当与直流电源15串接通电时，在空腔17中提供均匀稳定的磁场。磁导 率测量线圈9与冲击检流计13、标准互感线圈16、阻尼开关14、空气补偿线圈10和附加 空气补偿线圈11串接构成第四回路，其中空气补偿线圈IO和磁导率测量线圈9的匝数基 本相同，约几千匝到上万匝，附加空气补偿线圈11匝数较少，为几百匝甚至几十匝，根据 补偿情况而定。按照图2中的布置来设置反射小镜2的偏转角放大光路，即参见图2 (a)， 由冲击检流计G的反射小镜2偏转反射的光线经反射镜18反射，从而将图2 (b)中示意 性示出的反射小镜2的偏转角a反射到图2 (c)示意性示出的偏转角a ，由于冲击检流计 的反射小镜2固定在距光尺距离为L的高度处，因此偏转距离放大为X (图2 (c)。传统的冲击法测量弱磁材料相对磁导率的设备中，由反射小镜2反射的光线直接投射 在光尺19上，最大偏转距离没有经反射镜18反射进一步放大。因此，本发明的上述第一 实施例可直接肉眼测量相对磁导率更弱的弱磁材料。然后开始测量，包括以下步骤-1) 调节光路，使光标的最大偏转距离落在光尺19上。2) 将空气补偿线圈10和附加空气补偿线圈11放入第一螺线管7和第二螺线管8中 的一个的空腔17中，即放入第一螺线管7和第二螺线管8中的一个提供的磁场中，将磁导 率测量线圈9放入第一螺线管7和第二螺线管8中的另一个的空腔17中，即放入第一螺线 管7和第二螺线管8中的另一个提供的磁场中。3) 使冲击检流计处于阻尼状态，分别接通所述第一回路和所述第四回路。4) 进行空气磁通补偿，通过所述直流电源输入小电流值，使冲击检流计处于接通状态， 然后将所述直流电源换向，如果所述光尺上光标偏转，则调节附加空气补偿线圈，直到光 标不偏转，然后通过直流电源输入更大的电流值，重复上述步骤，直到输入5A的电流后， 所述直流电源换向时光标仍不偏转，说明已经完全补偿空气磁导率。5) 使冲击检流计处于阻尼状态，即将冲击检流计接到阻尼开关14上，避免受到强冲 击而损坏，将所述磁导率测量线圈(9)取出，放入试样，然后再放回。试样基本上位于第 一或第二螺线管7， 8的中部，以保证试样处于均匀稳定的磁场中。6) 通过直流电源将电流调节到测量电流值，将电源反复换向进行稳磁，稳磁时冲击检 流计切换到阻尼状态，以使冲击检流计能够快速稳定，并且避免受大的冲击损坏。稳磁后， 使冲击检流计处于接通状态，开始测量，再进行电源换向，使螺线管回路中的电流瞬间换向，则测量线圈中，由于磁场反向引起的试样中磁感应强度的变化会引起测量线圈中磁通 量的变化，测量线圈与冲击检流计串接，由于磁通量的变化会使冲击检流计偏转，因而可 从光尺上读取反射小镜2的最大偏转距离，从而计算得出弱磁材料的相对磁导率。 本发明测量矫顽力时，仅使用图3中的第一和第二螺线管7， 8中的一个。 首先连接设备中的各组成部分。参见图3，将第一和第二螺线管7， 8中的一个与直流 电源15串联正接或反接，构成第二回路或第三回路，分别用于为电工纯铁矫顽力的测量提 供磁场，或用于为电工纯铁矫顽力的测量提供反向磁化饱和磁场。将矫顽力测量线圈12与 冲击检流计13、标准互感线圈16和阻尼开关14串接，构成第五回路。同样按照图2中的 布置来设置反射小镜2的偏转角放大光路。 然后开始测量，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离落在光尺19上；2) 使冲击检流计处于阻尼状态，将试样放入矫顽力测量线圈12，然后将矫顽力测量线圈12放入第二或第三回路中的螺线管中；3) 接通第三回路和第五回路，将直流电源15的电流调节到至少5A，将试样磁化到饱 和，通常5A的电流即可将电工纯铁磁化饱和，然后将电流缓慢下降至零，将试样退磁；4) 断开所述第三回路，接通所述第二回路，即将电流换向，缓慢调节电流，直到将试 样中的剩余磁感应强度抵消为零，此时，反射小镜的最大偏转距离为零，即反射小镜不偏 转，电流对应的磁场强度即为试样内禀矫顽力的大小，记录此时的电流值，计算出矫顽力。由于本实施例采用反射镜18将反光小镜2的最大偏转距离放大，因此可更准确显示小 镜最大偏转距离为零点，由此提高测量精度，并且可实现更小的电工纯铁轿顽力的测量。综上所述，使用本发明能够测量弱磁相对磁导率在1. 0010 1. 5000之间的弱磁材料的 相对磁导率和电工纯铁矫顽力在0 120A/m之间的电工纯铁矫顽力。根据本发明第一实施例的该装置的优点在于结构简单，通过光线反射将冲击检流计的 偏转角投射在平面上的偏转距离放大到可肉眼进行弱磁材料的测量，且没有引入系统误差， 从而解决了现有技术中无法准确测量测量弱磁材料相对磁导率的问题。同理，在纯铁矫顽力测量过程中，在电流逐渐升高过程中，通过线圈抛移，由于最大 偏转距离被放大，可用肉眼直接判断出最大偏转距离是否为零。当最大偏转距离为零时， 记录此时的电流值，即可计算出电工纯铁矫顽力。第二实施例第一实施例虽然结构简单，使用方便，但是没有实现自动化。第二实施例是对第一实 施例的进一步的改进，在第一实施例的基础上，引入CCD，使图2中光线的最大偏转距离X 直接投射在CCD芯片上，使该最大偏转距离X通过CCD进一步放大，从而可测量弱磁相对 磁导率更小的弱磁材料和电工纯铁矫顽力。同时，在测量弱磁相对磁导率时，CCD将采集到的最大偏转距离直接输入计算机，通过计算机自动计算出弱磁相对磁导率，在电工纯铁 矫顽力测量时，CCD获得最大偏转距离为零时，计算机记录此时的电流值，然后自动计算 出电工纯铁的矫顽力。而且，在测量过程中，电流的调节、冲击检流计处于接通/阻尼状态、 接通第一、第四、第三和第五回路以及电源换向可通过计算机控制电源控制箱来操作，实 现测量的自动化。当然，投射平面可根据需要，改变反射镜的位置来任意设定，而且实施例一和二中反 光镜的数量理论上也可任意设定。 第三实施例根据本发明的第三实施例与第二实施例类似，不同之处在于，第三实施例不使用反光 镜，光源发出的光线直接入射在冲击检流计的反射小镜上，然后入射光线由冲击检流计的 反射小镜反射到CCD，由CCD将反射小镜的最大偏转距离放大，通过计算机直接读出。由 于省略了实施例一和二中的反射镜，并且由CCD代替实施例一中的光尺，根据本发明的第 三实施例不仅简化了结构，而且提高了测量精度，实现了测量的自动化。实施例一到三中使用的CCD为线性CCD。本发明不限于所述具体公开的实施例，并且可进行改变和改进而不偏离本发明随附的 权利要求限定的范围。
权利要求
1.一种弱磁材料相对磁导率和电工纯铁矫顽力的测量装置，其特征在于该装置包括a.测量部分，所述测量部分包括第一螺线管(7)，第二螺线管(8)，空气补偿线圈(10)，附加空气补偿线圈(11)，磁导率测量线圈(9)和矫顽力测量线圈(12)；b.电源部分，所述电源部包括直流电源，用于给所述螺线管供电；c.测量数据采集部分，所述测量数据采集部分包括冲击检流计(13)，标准互感线圈(16)和阻尼开关(14)；所述第一螺线管和第二螺线管与所述直流电源串接，构成第一回路，用于为弱磁材料相对磁导率的测量提供磁场；将所述第一螺线管和第二螺线管中的任一螺线管与所述直流电源串联正接或反接，构成第二回路或第三回路，用于为电工纯铁矫顽力的测量提供磁场，或用于为电工纯铁矫顽力的测量提供反向磁化饱和磁场；所述磁导率测量线圈(9)与所述冲击检流计(13)、标准互感线圈(16)、阻尼开关(14)、空气补偿线圈(10)和附加空气补偿线圈(11)串接构成第四回路，用于测量弱磁材料相对磁导率；所述矫顽力测量线圈(12)与所述冲击检流计(13)、标准互感线圈(16)和阻尼开关(14)串接，构成第五回路，用于测量电工纯铁矫顽力；其中，所述测量数据采集部分还包括光源，至少一个反光镜(18)和光尺(19)。
2. 使用如权利要求1所述设备的测量弱磁材料相对磁导率的方法，该方法包括以下步骤1) 调节光路，使光标的偏转距离落在光尺(19)上；2) 将所述空气补偿线圈(10)和附加空气补偿线圈(11)放入所述第一螺线管和第 二螺线管中任一螺线管所提供的磁场中，将所述磁导率测量线圈(9)放入另一个螺线管所 提供的磁场中；3) 使冲击检流计处于阻尼状态，分别接通所述第一回路和所述第四回路；4) 进行空气磁通补偿，直到输入至少5A的电流后，所述直流电源(15)换向时光 标仍不偏转；5) 使冲击检流计处于阻尼状态，将所述磁导率测量线圈(9)取出，放入试样，然 后再放回；6) 通过直流电源将电流调节到测量电流值，进行稳磁，然后使冲击检流计处于接通 状态，开始测量，再进行电源换向，从光尺上读取最大偏转距离，计算得出弱磁材料的相 对磁导率。
3. 使用如权利要求l所述的设备进行电工纯铁矫顽力的测试方法，该方法包括以下步骤.'1) 调节光路，使光标的最大偏转距离落在光尺(19)上；2) 使冲击检流计处于阻尼状态，将试样放入所述矫顽力测量线圈(12)，然后将所述 矫顽力测量线圈(12)放入所述第二回路或第三回路中的螺线管中；3) 接通所述第三回路和第五回路，将所述直流电源的电流调节到至少5A，然后将电 流缓慢下降至零；4)断开所述第三回路，接通所述第二回路，缓慢调节电流，直到将试样中的剩余磁 感应强度抵消为零，记录此时的电流值，计算出矫顽力。
4. 一种弱磁材料相对磁导率和电工纯铁矫顽力的测量装置，该装置包括a. 测量部分，所述测量部分包括第一螺线管(7)，第二螺线管(8),空气补偿线圈 (10)，附加空气补偿线圈(11)，磁导率测量线圈(9)和矫顽力测量线圈(12);b. 电源部分，该电源部分包括电源控制箱和直流电源(15);c. 测量数据采集部分，该测量数据采集部分包括冲击检流计，标准互感线圈(16) 和阻尼开关(14);d. 计算机控制部分，包括数据采集卡和测量系统； 将所述第一螺线管和第二螺线管与所述直流电源串接，构成第一回路，用于为弱磁材料相对磁导率的测量提供磁场，将所述第一螺线管和第二螺线管中的任一螺线管与所述直 流电源串联正接或反接，构成第二回路或第三回路，用于为电工纯铁矫顽力的测量提供磁 场，或用于为电工纯铁矫顽力的测量提供反向磁化饱和磁场；所述磁导率测量线圈(9)与所述冲击检流计(13)、标准互感线圈(16)、阻尼开关(14)、 空气补偿线圈(10)和附加空气补偿线圈(11)串接构成第四回路，用于测量弱磁材料相 对磁导率；所述矫顽力测量线圈(12)与所述冲击检流计(13)、标准互感线圈(16)和阻尼开关 (14)串接，构成第五回路，用于测量电工纯铁矫顽力；其中，所述测量数据采集部分还包括光源，线性CCD和至少一个反射镜，所述光源发 出的光线经所述反射镜反射在所述CCD的芯片上，所述CCD与计算机通讯。
5. 使用如权利要求4所述的设备测量弱磁材料相对磁导率的方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离落在CCD测量范围内，通过计算机进行显示；2) 将所述空气补偿线圈(10)和附加空气补偿线圈(11)放入所述第一螺线管和第 二螺线管任一螺线管提供的磁场中，将所述磁导率测量线圈(9)放入另一螺线管提供的磁 场中；3) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使所述冲击检流计处于阻尼状态，分别接 通所述第一回路和所述第四回路；4) 进行空气补偿，通过所述测量系统控制直流电源输入电流值，直到输入至少5A 的电流后，所述直流电源换向时光标仍不偏转；5) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使冲击检流计处于阻尼状态，将所述磁导 率测量线圈(9)取出，放入试样，然后再放回；6) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱将电流调节到测量电流值，进行稳磁，然 后使冲击检流计处于接通状态，开始测量，再进行电源换向，由计算机自动读取最大偏转 距离，计算得出弱磁材料相对磁导率。
6. 使用如权利要求4所述设备进行电工纯铁矫顽力的测量方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离范围落在CCD测量范围内，通过计算机进行显示；2) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使冲击检流计处于阻尼状态，将试样放入 所述矫顽力测量线圈(12)，然后将所述矫顽力测量线圈(12)放入所述第二回路或第三回 路中的螺线管中；3) 通过计算机控制所述电源控制箱接通所述第三回路和第五回路，将所述直流电源 的电流调节到至少5A，然后将电流缓慢下降至零；4) 通过计算机控制所述电源控制箱断开所述第三回路，接通所述第二回路，缓慢调 节电流，直到将试样中的剩余磁感应强度抵消为零，记录此时的电流值，计算出矫顽力。
7. —种弱磁材料相对磁导率和电工纯铁矫顽力的测量装置，包括a. 测量部分，所述测量部分第一螺线管(7)，第二螺线管(8)，空气补偿线圈(10)， 附加空气补偿线圈(11)，磁导率测量线圈(9)和矫顽力测量线圈(12);电源部分，包括电源控制箱和直流电源；b. 计算机控制部分，所述计算机控制部分包括数据采集卡和测量系统；c. 测量数据釆集部分，所述测量数据采集部分包括冲击检流计，标准互感线圈和阻 尼电阻；所述第一螺线管和第二螺线管与所述直流电源串接，构成第一回路，用于为弱磁材料 相对磁导率的测量提供磁场，将所述第一螺线管和第二螺线管中的任一螺线管与所述直流电源串联正接或反接，构成第二回路或第三回路，分别用于为电工纯铁矫顽力的测量提供 磁场，或用于为电工纯铁矫顽力的测量提供反向磁化饱和磁场；所述磁导率测量线圈(9)与所述冲击检流计(13)、标准互感线圈(16)、阻尼开关(14)、所述空气补偿线圈(10)和附加空气补偿线圈(11)串接构成第四回路，用于测量弱磁材 料相对磁导率；所述矫顽力测量线圈(12)与所述冲击检流计(13)、标准互感线圈(16)和阻尼开关 (14)串接，构成第五回路，用于测量电工纯铁矫顽力；其中，所述测量数据采集部分还包括光源和线性CCD，所述CCD与计算机通讯。
8. 使用权利要求7所述的设备测量弱磁材料相对磁导率的方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离落在CCD测量范围内，通过计算机进行显示；2) 将所述空气补偿线圈(10)和附加空气补偿线圈(11)放入所述第一螺线管和第 二螺线管中的任一螺线管提供的磁场中，将所述磁导率测量线圈(9)放入另一螺线管提供 的磁场中；3) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使所述冲击检流计处于阻尼状态，分别接 通所述第一回路和所述第四回路；4) 进行空气补偿，通过所述测量系统控制直流电源输入电流值，直到输入至少5A 的电流后，所述直流电源换向时光标仍不偏转；5) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使冲击检流计处于阻尼状态，将所述磁导 率测量线圈(9)取出，放入试样，然后再放回；6) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱将电流调节到测量电流值，进行稳磁，然 后使冲击检流计处于接通状态，开始测量，再进行电源换向，由计算机自动读取最大偏转 距离，计算得出弱磁材料相对磁导率。
9. 使用权利要求7所述设备进行电工纯铁矫顽力的测量方法，包括以下步骤1) 调节光路，使光标的最大偏转距离范围落在CCD测量范围内，通过计算机进行显示；2) 使用所述测量系统通过所述电源控制箱使冲击检流计处于阻尼状态，将试样放入 所述矫顽力测量线圈(12)，然后将所述矫顽力测量线圈(12)放入所述第二或第三回路中 的螺线管中；3) 通过计算机控制所述电源控制箱接通所述第三回路和第五回路，将所述直流电源 的电流调节到至少5A，然后将电流缓慢下降至零；4) 通过计算机控制所述电源控制箱断开所述第三回路，接通所述第二回路，缓慢调 节电流，直到将试样中的剩余磁感应强度抵消为零，记录此时的电流值，计算出矫顽力。
全文摘要
弱磁材料相对磁导率和电工纯铁矫顽力的测量方法及装置，涉及弱磁材料性能测量方法和设备。所述装置包括测量部分；电源部分；和测量数据采集部分。使用上述装置的磁导率测量方法包括调节光路，进行空气磁导率补偿，放入试样稳磁，开始测量，读取最大偏转距离，计算相对磁导率。使用上述装置的矫顽力测量方法包括调节光路，将试样磁化到饱和，退磁，电流换向，缓慢调节电流，当剩余磁感应强度抵消为零时，记录此时的电流值，计算矫顽力。本发明可测量相对磁导率在1.0010～1.5000之间的弱磁材料，矫顽力在0～120A/m之间的电工纯铁，测量精度显著提高，实现了该装置的多功能性。
文档编号G01L1/00GK101408596SQ20081022738
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者方岱宁, 饶国光 申请人:清华大学;北京赛迪机电新技术开发公司