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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划磁性材料密度测试仪高精度液体测量密度仪AU-300HA和磁性材料体积密度测试仪MDJ-120I/MDJ-300I价格实验报告姓名：王航班级：F学号：实验成绩：同组姓名：无实验日期：指导教师：助教13批阅日期：磁性材料基本特性的研究实验目的：1.通过本实验进一步了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽磁力，剩磁，磁导率的理解；2.对软磁铁氧体材料居里温度及动态磁滞回线的测量，加深对这一磁性材料基本特性的理解；3.通过本实验进一步掌握利用示波器观察并测量磁化
2、曲线与磁滞回线的方法；4.通过所选定的实验方法，确定并研究实验结果的精度、误差因素及解释有关的实验现象。实验原理：1磁化性质一切可被磁化的物质叫作磁介质。磁介质的磁化规律可用磁感应强度B、磁化强度M、磁场强度H来描述，它们满足一定的关系?=?0?+?=?+1?0?=?0?=?的不同一般可分为三类，顺磁质、抗磁质、铁磁质。对非铁磁性的各向同性的磁介质，H和B之间满足线性关系，?=?，而铁磁性介质的m、B与H之间有着复杂的非线性关系。一般情况下，铁磁质内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大。如图一所示。它反映了铁磁质的共同磁化特点：在刚开始时随着H的增加，B缓慢的增加，此时?较小；而后
3、便随H的增加B急剧增大，也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的值在到达最大值后又急剧减小。图一表明了磁导率是磁场H的函数。B?H曲线表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，B随H的增加而增加，称为磁化曲线。从图二中可看到，磁导率还是温度的函数，当温度升高到某个值时，铁磁质由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线上变化率最大的点所对应的温度就是居里温度TC2磁滞性质铁磁材料另一重要的特性是磁滞现象。当铁磁材料磁化时，磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关，而且与磁化的历史有关，因此形成磁滞回线。其中有两个重要的物理量，剩余磁感应强度和矫顽力。各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区别在于矫顽力的大小，矫顽
4、力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料。3用交流电桥测量居里温度铁磁材料的居里温度可用任何一种交流电桥测量。本实验采用如图所示的RL交流电桥，在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验中应适当选择不同的输出频率为信号发生器的角频率。选择合适的电子元件相匹配，在未放入铁氧体时，可直接使电桥平衡，但当其中一个电感放入铁氧体后，电感大小发生了变化，引起电桥不平衡。但随着温度的上升到某一个值时，铁氧体的铁磁性转变为顺磁性，CD两点间的电位差发生突变并趋于零，电桥又趋向于平衡，这个突变的点对应的温度就是居里温度。实验中可通过桥路电压与温度的关系曲线，求其曲线突变处的温度，并分析研究在升温与降温时的速率
5、对实验结果的影响。4用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线本实验研究的是闭合状的铁磁圆环样品，平均周长为L，励磁线圈的匝数为N1，若励磁电流为i1时，在样品内满足安培环路定律HL=N1i1在示波器横轴的偏转板的输入电压为?1=?1?1=?1?1这表明横轴输入的uR1大小与磁场强度H成正比。设样品的截面积为S，匝数为N2的次级线圈中根据电磁感应定律，同样可分析得到电容两端的电压与磁感应强度的关系。?2?=?2上式表明Y轴输入的大小uC与磁感应强度?成正比。数据处理原始数据：用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线按照图4连接电路图，将两个信号输入示波器，然后调节示波器的相关属性，在示波器上得到铁磁材料的磁
6、化曲线和磁滞回线。然后利用示波器的相关性质读出数据，得到结果如下：其中R1=10R2=1000C=FN1=100匝N2=100匝L=10?2mS=10?5m2且Ur1=R1LHN1,UC=?N2SR2C将数据处理后在Origin中作图如下所示：看这个图像，还算比较理想，说明我的实验基本正确。经过读图得到：Bs=mT?Bs=?mTBr=mT?Br=?mTHs=?m?1?Hs=?A?m?1Hc=A?m?1?Hc=?A?m?1从数据可以看出，实验有一定的误差，但是误差较小，在允许的范围之内。用交流电桥测量居里温度按照电路连接平衡点桥，在放入氧化铁之前，测量电桥基本平衡；之后放入氧化铁，用加热电源加热
7、，测量数据如下：将数据绘图如下：经过Origin分析，得到dVCDdtT的曲线，如图：磁性材料基本参数详解磁性是物质的基本属性之一，磁性现象与各种形式的电荷的运动相关联，物质内部电子的运动和自旋会产生一定大小的磁矩，因而产生磁性。自然界物质按其磁性的不同可分为：顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物、反铁磁性物质以及亚铁磁性物质，其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常将这两类物质统称为“磁性材料”。铁氧体颗粒料:是已经过配料、混合、预烧、粉碎和造粒等工序，可以直接用于成形加工的铁氧体料粒。顾客使用该料可直接压制成毛坯，经烧结、磨削后即可制成所需磁芯。本公司生产并销售高品质的铁氧体颗粒料，品
8、种包括功率铁氧体JK系列和高磁导率铁氧体JL系列。锰锌铁氧体:主要分为高稳定性、高功率、高导铁氧体材料。它是以氧化铁、氧化锌为主要成分的复合氧化物。其工作频率在1kHz至10MHz之间。主要用着开关电源的主变压器用磁芯.。随着射频通讯的迅猛发展，高电阻率、高居里温度、低温度系数、低损耗、高频特性好的镍锌铁氧体得到重用，我司生产的Ni-Zn系列磁芯，其初始磁导率可由10到2500，使用频率由1KHz到100MHz。但主要应用于1MHz以上的频段、磁导率范围在7-1300之间的EMC领域、谐振电路以及超高频功率电路中。磁粉芯:磁环按材料分为五大类：即铁粉芯、铁镍钼、铁镍50、铁硅铝、羰基铁。使用频
9、率可达100KHZ，甚至更高。但最适合于10KHZ以下使用。磁场强度H：磁场“是传递运动电荷或者电流之间相互作用的物理物”。它可以由运动电荷或者电流产生，同时场中其它运动或者电流发生力的作用。均匀磁场中，作用在单位长磁路的磁势叫磁场强度，用H表示；使一个物体产生磁力线的原动力叫磁势，用F表示：H=NI/L,F=NIH单位为安培/米，即:奥斯特Oe；N为匝数；I为电流，单位安培，磁路长度L单位为米。在磁芯中，加正弦波电流，可用有效磁路长度Le来计算磁场强度：1奥斯特=80安/米磁通密度，磁极化强度，磁化强度在磁性材料中，加强磁场H时，引起磁通密度变化，其表现为：B=oH+J=o(H+M)B为磁通
10、密度(磁感应强度)，J称磁极化强度，M称磁化强度，o为真空磁导率，其值为4107亨利/米B、J单位为特斯拉，H、M单位为A/m,1特斯拉=10000高斯在磁芯中可用有效面积Ae来计算磁通密度：正弦波为：电压单位伏特，频率单位赫兹,N为匝数，B单位为特斯拉；Ae单位为:饱和磁通密度(来自:写论文网:磁性材料密度测试仪)、剩余磁化强度、矫顽力B和H的关系除在真空中和在磁性材料中小磁化场下具有线性关系外，一般具有非性关系，如下图磁滞回线性特性：磁滞回线：铁磁体从正向至反向，再至正向反复磁化至技术饱和一周，所得到的B与H的闭合关系曲线称为磁滞回线。Bs为饱和磁化强度，Br为剩余磁化强度，Hc为矫顽力，
11、Hs为饱和磁化场，不同磁性材料，磁滞回线表现形式不一样，Bs、Br、Hc、Hs都不一样。铁芯的值与使用范围铁芯因不同的烧结温度，不同和物质配比例，可以烧结出各种不同的材料，一般来讲，镍锌铁氧体铁芯比锰锌系的铁氧体铁芯的使用频率范围宽。值是衡量铁芯性能的一个重要参数，值越高，铁芯使用频率范围就越小，如下表:值使用频率以下以下以下以下i(InitialPermeability)：交流最初磁导率，铁芯刚通过交流电时的导磁系数。是磁性材料的磁化曲线始端磁导率的极限值。它与温度、频率有关，测量时在一定温度、一定频率、很低磁通密度、闭合磁路中进行。在实际测量中规定磁化场H所产生的磁通密度应小于1mT,B为
12、e：有效磁导率；在封闭的磁回路里，如果漏磁可以忽略，能产生自感的导磁系数。用它可以表征磁芯的性能。Bs(Saturationfluxdensity)：随着H的增加，铁芯B值达饱和时的磁通。Br(Remanence)：当铁芯一度饱和之后，即使让磁场强度在回复到零，铁芯中仍然有部分磁通残留，称之为残磁。Hc：矫顽磁力；磁芯从饱和状态去除磁场后，继续反向磁化，直至B减小到0，即将残留磁通矫正至零，所需的磁场强度。Tc(Curietemperature)：居里温度。对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一个临界温度Tc，因铁芯的磁导系数是随温度的上升而增加的，在此温
13、度以下，原子磁矩排列整齐，产生自发磁化，物体变成铁磁性的。在这个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动，导磁系数完全崩溃，原子磁矩的排列混乱无序，磁状态由铁磁性改为顺磁性。如图，-T曲线上80max-20max的连线与=1的交叉点相对应的温度称为居里温度。损耗因子tgm表示小信号下材料的损耗特性。是损耗功率与无功功率的比值。因磁芯损耗包括磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗，所以损耗因子，可表示为：tgm=tgh+tgc+tgr,tgh、tgc、tgr分别称为磁滞、涡流、剩余损耗因子。比损耗因子tgm/i或tg/i称比损耗因子，与材料几何尺寸无关，表示小信号下材料的损耗特性。气隙的影响当磁路中有气隙时，
14、其损耗因子为带气隙损耗因子，gap它与无气隙时损耗因子关系为：gap/=tg/因ei远大于1，故上式可表示为：gap/e=tg/i由于ei,所以开气隙后，损耗因子减小，Q值增加。磁芯开气隙后，磁芯内部磁场强度H将大大减小，由Hi=He-Hd=He-NM可以看出，退磁因子N越大，Hi越小。这里He是绕组通以电流后产生的磁场，对闭路磁芯N=0，气隙越大，N越小，反之亦然。开制气隙可增加磁场和温度的稳定性。品质因素Q磁性器件作滤波电感时，通常用品质因素来表示它的质量。Q=1/tg=L/Rt,Rt表示总电阻。包括线圈和磁芯的电阻。Rt表示有损耗，包括磁芯损耗、铜线损耗。可见Q与频率和绕组参数有关。在大信号场下，磁芯损耗用下式表示：Pm=Ph+Pe+Pr,其中Ph、Pe、Pr，分别表示磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗.开关电源变压器要求铁氧体材料要具有：高Bs、高振幅磁导率?Ae(Amplitudepermeability)以提高其功率转换效率并避免饱和；也要求材料的功率损耗Pm尽量小以避免在高频下发热?希望呈负温度系数；为了在高温下保持高的Bs，材料的居里温度应当较高，电阻率较高。变压器的磁芯一方面起加强线圈之间磁通交链的正向作用，同时也带来因交变磁通激励而产生额外的磁芯损耗之负面作用。因为磁芯的
