磁性材料磁滯回線測(cè)定.ppt

磁性材料磁滯回線測(cè)定 實(shí)驗(yàn)背景實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)主要現(xiàn)象操作過程數(shù)據(jù)記錄及處理實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)思考題 實(shí)驗(yàn)背景 磁性材料應(yīng)用廣泛 從常用的永久磁鐵 變壓器鐵芯 錄像機(jī) 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)用的磁帶 硬盤都采用磁性材料 磁滯回線和基本磁化曲線反映了磁性材料的主要特征 通過實(shí)驗(yàn)研究這些性質(zhì)不僅能掌握用示波器觀察磁滯回線 以及基本磁化曲線的基本測(cè)繪方法 而且能從理論和實(shí)際應(yīng)用上加深對(duì)材料磁特性的認(rèn)識(shí) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解用示波器測(cè)量動(dòng)態(tài)磁滯回線的原理和方法 了解磁性材料的基本磁化特性 掌握磁化曲線和磁滯回線的測(cè)量方法 進(jìn)一步熟悉數(shù)字示波器的使用 實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)鐵磁物質(zhì)中不存在磁化場(chǎng)時(shí) H和B均為零 隨著磁化場(chǎng)H的增加 B也隨之增加 當(dāng)H增加到Hm時(shí) B不再增加 此時(shí)對(duì)應(yīng)的Hm和Bm稱為飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 如圖1所示 這時(shí)再使H退回到零 B減小到Br 非零值 即鐵磁物質(zhì)中仍然保留一定的磁性 這種現(xiàn)象稱為磁滯 Br稱為剩磁 這說(shuō)明要消除剩磁 H必須繼續(xù)減小 出現(xiàn)反向磁場(chǎng)強(qiáng)度 Hc Hc稱為矯頑力 它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力 實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)磁場(chǎng)H按 Hm Hc Hm0HcHm 變化時(shí) B所經(jīng)歷的相應(yīng)變化是 BmBr0 Bm Br0Bm 于是得到一條閉合的B H曲線 成為飽和磁化曲線 如圖一所示 而在磁化過程中 鐵磁物質(zhì)要消耗額外的能量 并以熱的形式從鐵磁物質(zhì)中釋放 這種損耗成為磁滯損耗 可以證明 磁滯損耗和磁滯回線所圍面積成正比 圖1 起始磁化曲線和磁滯回線 實(shí)驗(yàn)原理 對(duì)于初始狀態(tài)H 0 B 0的鐵磁材料 在交變磁場(chǎng)強(qiáng)度由弱到強(qiáng)依次進(jìn)行磁化的過程中 可以得到面積由小到大向外擴(kuò)張的一簇磁滯回線 如圖2所示 這些磁滯回線定點(diǎn)的連線稱為鐵磁材料的基本磁化曲線 圖2 基本磁化曲線 實(shí)驗(yàn)方法 由于鐵磁材料磁化過程的不可逆性及具有剩磁的特點(diǎn) 在測(cè)定磁化曲線和磁滯回線時(shí) 必須對(duì)鐵磁材料預(yù)先進(jìn)行退磁 以保證外加磁場(chǎng)H 0時(shí) B 0 其次 磁化電流在實(shí)驗(yàn)過程中只允許單調(diào)增加或減小 不可時(shí)增時(shí)減 注意 為了得到最佳磁滯回線圖形 R2選擇在100k 140k 之間 以避免圖形發(fā)生畸變 實(shí)驗(yàn)儀器 DM 1型磁滯回線測(cè)試儀數(shù)字示波器計(jì)算機(jī) DM 1型磁滯回線測(cè)試儀 數(shù)字示波器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 一 觀察動(dòng)態(tài)磁滯回線 1 觀察面積由小到大向外擴(kuò)張的動(dòng)態(tài)變化磁滯回線 2 調(diào)節(jié)出飽和磁滯回線 3 把飽和磁滯回線給打印出來(lái) 并在打印圖上標(biāo)出Hm和Bm對(duì)應(yīng)的電壓值u 1和u c 以及Br和Hc對(duì)應(yīng)的電壓值uc和u1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 二 測(cè)量基本磁化曲線 1 對(duì)被測(cè)磁性材料進(jìn)行退磁 2 對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行磁化到飽和 均勻減小磁化電流 直到磁場(chǎng)消退 及時(shí)記錄不同磁化電流所對(duì)應(yīng)磁滯回線頂點(diǎn)的坐標(biāo)值 此過程要求記錄12至14組數(shù)據(jù) Autoset CH1MENU CH2MENU DISPLAY 選擇鍵 DISPLAY CURSOR 光標(biāo)1 光標(biāo)2 選擇鍵 選擇鍵 返回目錄 Autoset DISPLAY CH1MENU CH2MENU 選擇鍵 水平位置 垂直位置 伏 格 伏 格 伏 格 選擇鍵 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 接下去我們講怎么使用WaveStar軟件來(lái)把數(shù)字示波器顯示的波形采集到電腦并打印 選擇鍵 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二 基本磁化曲線的測(cè)量 選擇鍵 CURSOR 選擇鍵 光標(biāo)1 光標(biāo)2 選擇鍵 DISPLAY 選擇鍵 返回目錄 數(shù)據(jù)記錄 1 設(shè)計(jì)三線表記錄R1 D外 D內(nèi) h R2 C N1等給定的常數(shù)值 數(shù)據(jù)記錄 2 設(shè)計(jì)三線表記錄Br和Hc對(duì)應(yīng)的電壓值uc和u1 3 設(shè)計(jì)三線表記錄測(cè)量基本磁化曲線的電壓值 數(shù)據(jù)處理 1 根據(jù)公式計(jì)算出剩磁Br和矯頑力Hc的值以及各自的不確定度 相對(duì)不確定度 2 根據(jù)測(cè)量基本磁化曲線所得的數(shù)據(jù) 分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H 在坐標(biāo)紙上繪制出基本磁化曲線 數(shù)據(jù)處理 注意 由于我們?cè)谧龌敬呕€的測(cè)量時(shí) 磁滯回線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是電壓峰 峰值 于是我們數(shù)據(jù)處理時(shí)要先求出電壓的有效值 再代公式求出磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值 對(duì)于我們?cè)趫D上讀出剩磁Br和矯頑力Hc對(duì)應(yīng)的電壓已是電壓的有效值 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 一 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將信號(hào)源幅度輸出旋鈕逆時(shí)針旋到底 使輸出信號(hào)最小 防止采樣電阻過熱 二 觀察磁滯回線 數(shù)字示波器的顯示方式應(yīng)設(shè)為 XY顯示格式 三 測(cè)量基本磁化曲線應(yīng)先退磁 然后單調(diào)增加磁化電流 測(cè)量u1和uc的電壓值應(yīng)把數(shù)字示波器的顯示方式應(yīng)設(shè)為 YT顯示格式 測(cè)量值應(yīng)為有效值 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 四 實(shí)驗(yàn)儀輸出與示波器之間的連接線是旋進(jìn)和旋出的 五 選擇不同量程的 伏 格 旋鈕和 探頭 值測(cè)量電壓時(shí) 它們的極限誤差是不同的 思考題 1 為什么測(cè)量前要退磁 2 為什么磁化電流要單調(diào)增加或單調(diào)減小而不能時(shí)增時(shí)減 3 磁滯回線包圍的面積的大小有何物理意義 4 測(cè)定鐵磁材料的磁滯回線和磁化曲線有何意義 結(jié)束