GB3658-90軟磁合金交流磁性能測量方法.pdf

中華 人民 共和 國 國 家標 準軟磁合金交流磁性能測里方法G B 3 65 8 一 9 0S o f t m g cet ic a ll o y s -Mea s u r i n g代替 G 8 3 6 5 8 -8 3m e t h o d fo r . 】妞 口. 膠 v e m e me d c 扭。 碑川 曰1 主腸內容與適用范圍 本標準規(guī)定了用麥克斯韋電橋在起始磁化區(qū)測量彈性磁導率和用修正海氏電橋在中、 高磁感應強度范圍內測量比鐵損的定義、 測量裝置、 測量步驟及計算方法。 本標準適用于由軟磁合金 鐵一 鎮(zhèn)、 鐵一 鋁等) 帶材制備的環(huán)形試樣， 在環(huán)境溫度1 0 -3 5 C, 頻率6 0 -1 0 O O O H z 、 試樣的次級感應電壓波形畸變不超過3 %的條件下進行測量。 不大于本標準規(guī)定的測量誤差時， 允許采用其他測量方法。如有爭議， 以本標準規(guī)定的太法為準。2 定義和符號2 . 1 彈 性磁導率 復數(shù)磁導率的實數(shù)部分， 用符號 產表示。2 . 2 比鐵損 單位質 量的試樣總的 功耗， 用符 號P , 表示3 測t原理3 . 1 當測量試樣的彈性磁導率時， 把含有試樣的線圈等效成一個電阻R , 和一個電感L的串聯(lián). 用麥克斯韋電橋測量L , 的數(shù)值， 再計算出試樣的彈性磁導率產 ， 。 當測量試樣的比鐵損時， 把含有試樣的線圈等效成一個電阻R , 和一個電感L , 的并聯(lián)。 用修正海氏電橋側量R , 的數(shù)值， 再計算出試樣的比鐵損P , ,32 麥克斯韋電橋和修正海氏電橋的原理線路如圖 1 所示。國 森技術 監(jiān).局1 9 9 0 一 0 7 一 2 1 批準1 9 9 1 一 0 7 一 O 1 實施GE 365 8一 90& 1 I I V oE _ Hz/ 麥克斯韋電橋 b 修正海氏電 橋 圖 1 測量原理線路圖 凡一申聯(lián)電阻 ; 凡一比例電阻 ; R e 一平衡電阻 ; K. 一補償電阻 ， c ， 一平衡電容 ; 2 指 零儀 ; E _ 一 交 流 磁 化 電 源 ; 一 峰 值 電 壓 表， o- 交 流 電 壓 表; )- 孩 率 計， N, 一激磁繞組; N : 一次級繞組3 . 3 在一定的磁場強度峰值下測量試樣的彈性磁導率， 用接在串聯(lián)電阻 凡兩端的峰值電壓表監(jiān)視磁場強度是否達到預定值。 在一定的磁感應強度峰值下測量試樣的比鐵損， 用接在次級繞組兩端的交流電壓表來監(jiān)視磁感應強度是否達到預定值.試樣4 . 1 對于厚度不小于 0 . 1 5 m m的帶材， 采用環(huán)形試樣， 其內直徑為 3 2 m m， 外直徑為 4 0 m m, 疊厚 5 - -7mm 。 對于厚度小于 0 . 1 5 m m的帶材， 沿軋制方向取寬度為 1 0 m m的條， 經涂絕緣層后卷繞成內直徑為2 5 m m， 外直徑為 3 2 m m的圓環(huán)。4 . 2 試樣應平整， 無毛刺和裂紋等缺陷。4 . 3 試 樣在 進行熱處 理之 前， 用精度0 . 0 2 m m的卡尺測量試祥的內直徑和外直徑， 用 感蛋為千分之一GB 365 8一 90克的天平稱量試樣的質量。4 . 4 制備好的試樣， 首先要進行熱處理。 經熱處理后的 試樣， 不應再受到應力( 沖擊、 壓 縮、 拉伸、 彎曲、振動等) 的作用。4 . 5 將熱處理后的 試樣裝入由非磁性絕緣材料制成的試樣盒中。 對于沒涂絕緣層的 試樣， 裝盒時每片之間要墊絕緣紙。在試樣盒外均勻地繞上次級繞組 N , ， 然后再繞上激磁繞組 N , 。5 測t裝盆5 . 1 麥克斯韋電橋5 . 1 . ， 激磁繞組 N , 推薦N， 為 4 0 5 0匝， 導線的直徑約 0 . 3 mm,5 . 1 . 2 串聯(lián)電阻尺 R 可分為1 0 , 1 0 0 , 5 0 0 和1 0 0 0 5 2 四 檔， 無感電 阻， 在 測量頻率范圍內精度不低于0 . 1 級。5 . 1 . 3 比例電阻凡 R , 可分為1 0 0 , 5 0 0 和1 0 0 0 。 三檔， 無感電阻， 其精度與X相同。5 . 1 . 4 平衡電阻 R e 該電 阻是一個十進位的交流電 阻箱。 阻值范圍為0 1 1 1 1 1 1 5 2 , 最小步進值為0 . 1 5 2 ， 在測量頻率范圍內精度與 R , 相同。5 . 1 . 5 平衡電容 c , 該電 容是一個十進位的電 容箱。 電容范圍為。 - 1 . 1 1 1 ;iF ， 最小 步進值。 . 0 0 0 l p F ， 在測試頻率范圍內電容箱梢度不低于 1 . 0 級。5 . 1 . 6 峰值電壓表 該電壓表是一個高阻抗、 多量程的峰值電壓表: 頗率范圍: 4 0 H z - v 1 0 0 k H z ; 測量范圍: 1 m v -1 0 V( 滿度值) ; 輸入阻抗不小于 1 M5 2 ; 精度不低于 。5 級。5 . 1 . 了 指零儀 頻率范圍; 4 0 H z - v 5 0 k H z ; 測量電壓范圍: 3 0 g V - - - l 0 0 m V( 滿度值) ; 輸人阻抗不小于l O O k 5 2 ; 頻率選擇性: 士4 H z 帶寬不大于一3 d B ; 士2 0 H z 帶寬不大于一4 2 d B ,5 . 1 . 8 交流磁化電源 E _ 頻率范圍: 4 0 H z -1 5 k H z , 連續(xù)可調; 頻率穩(wěn)定 性: 2 0 m in 不超過士。 . t %; 輸出電 壓穩(wěn)定性: 每 分鐘不超過士0 . 0 2 %; 輸出功率不小于5 W; 輸出電 壓: 連續(xù) 可調， 最大為5 3 V a5 . 1 . 9 頻率計 頻率計的精度為。 . t 級。5 . 2 修正海氏電 橋5 . 2 . 1 激磁繞組 N, 、 次級繞組 N z 推薦 N ， 為 1 0 0 匝， 導線直徑約 0 . 4 m m, N z 為 2 0匝， 導線直徑約 0 . 3 mm,5 . 2 . 2串聯(lián)電阻 凡GB 365 8 一 9o 該電阻要有足夠的功率容量， 為保證次級感應電壓的波形為正弦， 其阻值可為 1 - - 1 0 5 3 ， 電阻功率不小于 2 0 W， 無感電阻， 在測量頻率范圍內精度不低于 0 . 1 級。5 . 2 . 3 比例電阻R . 該電 阻可采用交流電 阻箱， 其阻值范圍為1 0 0 0 -1 0 0 o 0 o 4 ， 在測量頻率范圍內 精度與P l c 相同。5 . 2 . 4 平衡電阻R , 該電 阻是一個十進位的 交流電 阻箱， 其阻值范圍 為。 一1 1 1 1 1 1 4 ， 最小步進值為0 . 1 4 。 在測量頻率范圍內精度與 k相同。5 . 2 . 5 補償電阻R . 該電阻是用來補償激磁繞組 N ， 的直流電阻。它是十進位的交流電阻箱， 阻值范圍為1 0 。 一1 1 1 1 1 0 0 5 3 ， 最小步進值為1 0 4 。 在測量頻率范圍內 精度與R 相同。5 . 2 . 6 平 衡電 容C , 該電容是一個十進位的可調電 容箱， 電容范圍 為。 - J 1 1 . 1 1 1 p F ， 最小步進值為0 . 0 0 0 l p F 。 在測試頻率范圍內電容箱精度不低于 1 . 。 級。5 . 2 . 了 交流電壓表 本方法所用的交流電 壓表應是平均值電 壓表或平均值響 應有效 值刻度的高阻抗、 多量程電 壓表: 頻率范圍: 4 0 H z -1 0 0 k H z ; 測量范圍; 1 0 m V - v1 0 0 V ( 滿度值) ; 輸入阻抗不小于 1 0 0 k 4 ; 精度不低于 0 . 5 級。5 . 2 . 8 指零儀 頻率范圍1 4 0 H z -5 0 k H z ; 測量電壓范圍: 1 0 0 p v -l o o v ( 滿度值) ; 輸入阻抗不小于 1 0 0 k 4; 頻率選擇性: 士4 H z 帶寬不大于一3 d B ; 士2 0 H z 帶寬不大于一4 2 d B ; 士4 0 H z 帶寬不大于一6 0 d B o5 . 2 . 9 交流磁化電源 E - 同5 . 1 . 8 .5 . 2 . 1 0 頻率計 同5 . 1 . 9 口5 . 3 儀器檢定 本標準中所用計量器具應定期由計量部門檢定， 采用國家計量部門檢定的標準試樣對整套裝置進行定期考核。測t步驟6 . 1 測量前必須先進行退磁， 采用感應法退磁， 如圖2 所示。G日 3 658 一 9 0- z2 o vSO H z 圖 2 交流退磁裝置示意圖 叭一自藕變壓器; ， -退磁變壓器; . 交流電流表6 . 1 . 1 把試樣如圖2所示接好， 調節(jié)自藕變壓器的輸出， 使試樣磁化到基本飽和( 超過磁化曲線的拐點) ， 然 后緩慢勻速地抽出退磁變壓器的次級繞組約l m的距離， 再 將次級繞組轉9 0 0 角， 斷開電 源。6 . 1 . 2 退磁頗率為 5 0 H z ， 退磁時間約 2 0s ， 退磁后擱置時間約 3 min .6 . 2 用麥克 斯韋電橋測量試樣在一定頻率和一定磁場強度峰值下的彈性磁導率k , ， 把試樣按圖I 所示接人麥克斯韋電橋。6 . 2 . 1 串 聯(lián)電 阻R . 兩 端的電壓峰值U與 磁場 強度峰值F ! 之間的 關系如公式( 1 ) 所示:( 1 )黝 -一式中: D 電壓峰值， V ; a 試樣的平均直徑， m; R . 串聯(lián)電阻值， R ; N磁場強度峰值， A / m; N , 激磁繞組匝數(shù)。6 . 2 . 2 測量時， 使指零儀和交流磁化電源的頻率選擇在規(guī)定值， 調節(jié)磁化電源的輸出， 使峰值電壓表的指示值為給定的磁場強度峰值所對應的電壓值。6 . 2 . 3 反復交替調節(jié)電橋的平衡電容c 和平衡電阻 R e ， 并配合提高指零儀的靈敏度， 直到指零儀的指示最小為止。此時認為電橋已經平衡， 記取平衡時的C 。 值。把磁化電源輸出退回零。6 . 3 用修正海氏電橋測量試樣在一定頻率和一定磁感應強度峰值下的比鐵損 P , ， 把試樣按圖 1 所示接入修正海氏電橋。6 . 3 . 1 測量前， 要先測量激磁繞組 N , 的直流電阻 R ,， 按公式( 2 ) 選取補償電阻 R ,. 為:R wR . RR _一。 。 . . . . 。 二 。 . . . 。 。 (2)式中: B w 補償電阻值， 4 ; R , 一 一 電橋比例電阻值， 。 ; R ,. 激磁繞組直流電阻值， Q .6 . 3 . 2 次級繞組兩端的感應電壓與測量頻率和磁感應強度之間的關系由公式( 3 ) 或公式( 4 ) 決定: U: 二 4 f Nz S BU z =4 . 4 4 f N , S B; : :GB 3 65 8一 90式中: U P 次級繞組感應電壓平均值， V; u : 次級繞組感應電壓有效值， V; N ， 次級繞組匝數(shù); 了 測量頻率, H z ; S試樣橫截面積， m Z ; B磁感應強度峰值， T 。6 . 3 . 3 測量時， 使指零儀和交流磁化電源的頻率選擇在規(guī)定值 ， 調節(jié)磁化電源的輸出， 使交流電壓表的指示值為給定的磁感應強度所對應的電壓值。6 . 3 . 4 反復交替調節(jié)電橋的平衡電容c 。 和平衡電阻凡， 并配合提高指零儀的 靈敏度， 直到指零儀指示最小為止。 此時認為電 橋已 經平衡， 記取平衡時的凡值， 把磁化電 源的輸出 退回 零。6 . 4 測量彈性磁導率和比鐵損時， 首先要退磁， 然后從低磁場測向高磁場， 從低磁感應強度測向高磁感應強度。每換一個頻率都要先進行退磁。計算7 . 1 試樣的平均直徑 a 用公式( 5 ) 計算:d + D2(5 )式中: d 試樣的內直徑， m; D 試樣的 外直徑， m 。7 . 2 試樣的橫截面積 s用公式( 6 ) 計算:“ 一 N d p(6 )式中: 二試樣的質量, k g ; p 試樣的密度， k g / m ,7 . 3 串聯(lián)等效電感 L , 用公式( 7 ) 計算:L , =R , R c C .(7 )式中: L , 串聯(lián)等效電感值， H ; C u 平衡電容值， F 。7 . 4 試樣的彈性磁導率 N i 用公式( 8 ) 計算: 耐L ,p , = N I S( 8 )式中: W , 彈性磁導率， H / m,7 . 5 彈性磁導率 P : 和相對彈性磁導率K, 之間的關系如公式( 9 ) 所示: 產 : = 腳八t . ， . ” 。 . (9)式中: A 真空磁導率( ,u o = 4 n X 1 0 - ) , H / m; 八 ， 相對彈性磁導率。