《磁的测量》PPT课件.ppt

第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学第一节第一节 概述概述第二节第二节 磁场的测量磁场的测量第三节第三节 磁性材料的测量磁性材料的测量 第六章第六章 磁的测量磁的测量Electrical Measure第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学本章要点本章要点n 电磁测量包括电测量和磁测量，但磁的测量电磁测量包括电测量和磁测量，但磁的测量在工程上用的较少，一般多在设计和研究领域中在工程上用的较少，一般多在设计和研究领域中使用。在生产磁性材料的工厂，如硅钢片厂、磁使用。在生产磁性材料的工厂，如硅钢片厂、磁钢厂，使用的多是专用装置，这些装置在一般工钢厂，使用的多是专用装置，这些装置在一般工厂并不常见，所以本章只介绍磁测量的基本内容厂并不常见，所以本章只介绍磁测量的基本内容和基本原理，以及通用的磁测量装置，为将来可和基本原理，以及通用的磁测量装置，为将来可能从事磁测量工作的同学打下一个基础，在介绍能从事磁测量工作的同学打下一个基础，在介绍中，也暂不涉及测量中的具体技术问题。中，也暂不涉及测量中的具体技术问题。第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学第一节 概述磁测量包括两个方面磁测量包括两个方面 一一.磁场测量磁场测量 测测量量某某个个空空间间或或某某个个位位置置的的磁磁场场强强度度、或或磁磁感感应应强强度度。例例如如建建造造一一个个磁磁隔隔离离室室，就就需需要要测测量量室室内内磁磁场场是是否否完完全全被被屏屏蔽蔽。又又例例如如对对磁磁铁铁进进行行充充磁磁或或退退磁磁，就需要测量充磁或退磁的磁场强度是否足够。就需要测量充磁或退磁的磁场强度是否足够。二二.磁性材料的磁性能测量磁性材料的磁性能测量 磁磁性性材材料料的的磁磁性性能能表表现现在在它它的的磁磁化化曲曲线线和和磁磁滞滞回回线线上上，所所以以测测量量磁磁性性材材料料的的磁磁性性能能，实实际际上上就就是是测测定定磁磁化化曲曲线线和和磁磁滞滞回回线线。由由于于材材料料在在直直流流状状态态下下和和在在交交流流状状态态下下的的表表现现各各异异，所所以以要要根根据据需需要要，按按实实际工作条件，测量其直流磁特性或交流磁特性。际工作条件，测量其直流磁特性或交流磁特性。第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学第二节 磁场的测量 一、用冲击检流计测量磁通一、用冲击检流计测量磁通 冲击检流计特性冲击检流计特性(p143)：冲击检流计的可动线圈冲击检流计的可动线圈具有较大的惯性，若与另一测量线圈相连接，则具有较大的惯性，若与另一测量线圈相连接，则测量测量线圈所感应的线圈所感应的瞬时电流与持续时间的乘积瞬时电流与持续时间的乘积与冲击检流与冲击检流计的可动线圈的最大偏转角成正比计的可动线圈的最大偏转角成正比(S为冲击检流计的为冲击检流计的冲击灵敏度；冲击灵敏度；Cq为冲击常数为冲击常数)。第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学 冲击检流计测量磁通原理：冲击检流计测量磁通原理：测量磁场时将测量线圈移进到被测磁场，将在线圈中产生一脉冲测量磁场时将测量线圈移进到被测磁场，将在线圈中产生一脉冲电荷，可证明脉冲电荷量正比于磁通变化量，为此可通过测量电荷，可证明脉冲电荷量正比于磁通变化量，为此可通过测量脉冲电荷量，求得测量线圈所处的空间的磁通变化量脉冲电荷量，求得测量线圈所处的空间的磁通变化量。脉冲电脉冲电荷量与磁通变化量关系可由下式求得荷量与磁通变化量关系可由下式求得 若从被测磁场移出，磁通若从被测磁场移出，磁通变化量即等于磁通量，若将变化量即等于磁通量，若将测量线圈旋转测量线圈旋转180，磁通变，磁通变化量等于磁通量两倍。化量等于磁通量两倍。第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学 1.磁通计结构：磁通计结构：磁通计使用磁通计使用高阻尼、无反作用游丝高阻尼、无反作用游丝的磁电系仪表的磁电系仪表，偏转后可动线圈会停留在最终位置，不，偏转后可动线圈会停留在最终位置，不会因为断电而退回零点。因此可以用来测量偏转角的最会因为断电而退回零点。因此可以用来测量偏转角的最大值，开始测量时可用复位按钮将指针调回到零点位置。大值，开始测量时可用复位按钮将指针调回到零点位置。然后将测量线圈移进或移出磁场，测定偏转角的最大值。然后将测量线圈移进或移出磁场，测定偏转角的最大值。二、磁通计二、磁通计第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学 2.磁通计测量原理：磁通计测量原理：将测量线圈移进被测磁场，或从被测磁场将测量线圈移进被测磁场，或从被测磁场移出，测量线圈所感应的电动势可按下式求出移出，测量线圈所感应的电动势可按下式求出也就是磁通计的偏转角与被测磁通变化量也就是磁通计的偏转角与被测磁通变化量成正比。成正比。B第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学 三、高斯计三、高斯计 高斯计是利用半导体的霍尔效应来测量磁感应强度的高斯计是利用半导体的霍尔效应来测量磁感应强度的仪器。将霍尔元件置于磁场中，若磁场方向与霍尔片垂直，仪器。将霍尔元件置于磁场中，若磁场方向与霍尔片垂直，并从一个对边通入电流，则另一个对边将出现电压，所产并从一个对边通入电流，则另一个对边将出现电压，所产生的电压与所处磁场的磁感应强生的电压与所处磁场的磁感应强度度 B 成正比。即成正比。即 若用电压表测量，就可若用电压表测量，就可以根据的电压值求出对应以根据的电压值求出对应高斯值，或者直接在电压高斯值，或者直接在电压表的标尺上，用高斯值刻表的标尺上，用高斯值刻度，即构成了高斯计。度，即构成了高斯计。第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学FL=qBv FE=-qEHEH UH/b动态平衡时动态平衡时 FL -FEBv=UH/bI=Nq bdv UH=IB/(Nqd)=-RH*IB/d =kH*IB(UH=kH*IBcos)第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学第三节第三节 磁性材料的测量磁性材料的测量 一、磁性材料测量方法一、磁性材料测量方法 要测量磁性材料的性能首先要把待测材料制成试样要测量磁性材料的性能首先要把待测材料制成试样并在试样上绕制线圈，然后根据材料的工作条件，测并在试样上绕制线圈，然后根据材料的工作条件，测量它的直流或交流磁特性。量它的直流或交流磁特性。测量时要求样品内部磁场测量时要求样品内部磁场必须分布均匀必须分布均匀。试样可制成环状、棒状或条状。试样可制成环状、棒状或条状。第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学 图中先将开关图中先将开关S1 投投向右边，由电流表测出向右边，由电流表测出通过互感的电流值，记通过互感的电流值，记下冲击检流计测出的最下冲击检流计测出的最大偏转角。大偏转角。若式中若式中MT 为已知，为已知，可从上式求得可从上式求得 值。值。二、用冲击检流计测量磁性材料直流磁特性二、用冲击检流计测量磁性材料直流磁特性用冲击检流计测量磁特性步骤用冲击检流计测量磁特性步骤第一步：测定冲击检流计的磁通冲击常数第一步：测定冲击检流计的磁通冲击常数第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学 第三步：测量基本磁化曲线第三步：测量基本磁化曲线 从最大磁感应强度的较从最大磁感应强度的较小的值开始小的值开始，依次改变磁化，依次改变磁化电流，将每次磁化电流值代电流，将每次磁化电流值代入安培环路定律的公式，求入安培环路定律的公式，求出磁场强度出磁场强度H，再用冲击电，再用冲击电流检流计测出磁感应强度流检流计测出磁感应强度B，根据每次对应的，根据每次对应的H、B。即可画出基本磁化曲线。即可画出基本磁化曲线。D-环形样品的平均直径环形样品的平均直径S样品的横截面积样品的横截面积用冲击检流计测量磁特性步骤用冲击检流计测量磁特性步骤。，R，S，材料就被退磁材料就被退磁直至为零时直至为零时使电流逐渐减少使电流逐渐减少并不断加大并不断加大反复改变投向反复改变投向将将投向左边投向左边将开关将开关退磁退磁第二步第二步121S ：第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学第四步：第四步：测定磁滞回线测定磁滞回线 由于磁滞回线是对称的，由于磁滞回线是对称的，所以只要测出磁滞曲线的所以只要测出磁滞曲线的一个半边，另一个半边就一个半边，另一个半边就可以按对称原则画出。测可以按对称原则画出。测量时激磁电流可以从最大量时激磁电流可以从最大值开始，然后逐渐调小，值开始，然后逐渐调小，直至等于零。然后再从零直至等于零。然后再从零向负向最大值调节，至负向负向最大值调节，至负最大值为止。之间可以取最大值为止。之间可以取若干点。测量顺序如下式。若干点。测量顺序如下式。用冲击电流计测量磁特性步骤用冲击电流计测量磁特性步骤 第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学交流磁特性交流磁特性是指磁性材料在交变磁场反复磁化时所是指磁性材料在交变磁场反复磁化时所测出的测出的 H-B H-B 关系曲线。并称为关系曲线。并称为动态磁滞回线动态磁滞回线。若交变磁场的磁场强度最大值不同，所形成的若交变磁场的磁场强度最大值不同，所形成的动态磁滞回线也不同，将动态磁滞回线也不同，将不同的动态磁滞回线顶不同的动态磁滞回线顶点连起来，即形成动态磁化曲线点连起来，即形成动态磁化曲线。从动态磁化曲线上求出的磁导率，则称之为从动态磁化曲线上求出的磁导率，则称之为振振幅磁导率幅磁导率。三、交流磁特性的测量三、交流磁特性的测量可见交流磁特性可归结为可见交流磁特性可归结为 的测量。的测量。第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学 1.最大磁感应强度的测量最大磁感应强度的测量 移项得移项得 4 ,),(,2222mcpmcpSBfNU。BUN=然后从下式求出然后从下式求出势平均值势平均值绕组感应电动绕组感应电动因此可先测出因此可先测出流不一定是正弦波流不一定是正弦波但电但电磁通变化也是正弦波磁通变化也是正弦波若电源电压为正弦波若电源电压为正弦波第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学测量最大磁场强度必须测出通过样品绕组的最大测量最大磁场强度必须测出通过样品绕组的最大电流，由于电流不是正弦波，磁化电流最大值要电流，由于电流不是正弦波，磁化电流最大值要用一个互感线圈测量。用一个互感线圈测量。2.最大磁场强度的测量最大磁场强度的测量fMlNUH。HIUfMIIUCPmmmCPmmCP4 4 。1111=值值值求出值求出然后再从然后再从最大值最大值求出磁化电流求出磁化电流应电压的平均值应电压的平均值从互感线圈二次绕组感从互感线圈二次绕组感l-试样铁心平均磁路长度第六章第六章 磁的测量磁的测量电气测量技术电气测量技术南京信息工程大学南京信息工程大学交变磁场下的功率损耗，可用功率表测量，图中测出的交变磁场下的功率损耗，可用功率表测量，图中测出的功率等于试样铁损耗加上功率表和电压表的损耗。功率等于试样铁损耗加上功率表和电压表的损耗。由由于功率表的电压圈接在二次绕组，所以功率表所测的于功率表的电压圈接在二次绕组，所以功率表所测的值已经不包括绕组的铜损耗。值已经不包括绕组的铜损耗。四、在交变磁场下的功率损耗四、在交变磁场下的功率损耗