軟磁環(huán)磁滯回線測量中的定標(biāo)

       隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,與其密切相關(guān)的軟磁材料及其性能測量引起了人們的高度重視。軟磁材料絕大多數(shù)都用作工作在動態(tài)磁化條件下的磁性器件[1],如開關(guān)電源變壓器磁芯、回掃變壓器磁芯、濾波器磁芯等。磁性產(chǎn)品性能的好壞主要取決于作為導(dǎo)磁材料的磁心的性能[2]。因此設(shè)計者迫切需要知道軟磁材料在實際應(yīng)用條件下的磁性能。而磁滯回線包含了體現(xiàn)磁材料性能的參數(shù),如矯頑力、剩磁等,有了這些參數(shù)才能進(jìn)行最佳的設(shè)計。由于交流磁滯回線的形狀受多種因素的影響,定量測量交流磁參量涉及到復(fù)雜的原理和計算,所以測量結(jié)果存在一定的誤差。本文將著重敘述獲取參數(shù)的原理和方法,并作出誤差分析。 

                     
                                                 圖1 磁滯回線測量原理 

       1 測量原理 

　　測量動態(tài)回線的方法很多,經(jīng)常使用的有示波器法、鐵磁儀法和采樣法等[3]。這里介紹示波器法。此方法就是利用一般陰極射線示波器直接顯示交流回線,由于簡單可靠,在工業(yè)測量中有著廣泛的應(yīng)用。這些方法的測量原理都是相同的,具體如圖1所示[4]。圖1中,N1和N2分別為樣品的磁化線圈和測量線圈的匝數(shù);R1為串入樣品初級線圈回路的小電阻;e2為樣品測量線圈上的感應(yīng)電壓;ur1為小電阻R1上因磁化電流通過而產(chǎn)生的電壓。感應(yīng)電壓e2與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為: 
　　 

　　式(1)中,S為標(biāo)準(zhǔn)磁環(huán)的面積。在圖1中,電壓降ur1與磁場強(qiáng)度H的關(guān)系可用下式表示: 
　　 

　　式(2)中,l為平均磁路長度,對于環(huán)行樣品為磁環(huán)的平均直徑。 

　　線路里R、C和運(yùn)放構(gòu)成了R-C積分器,當(dāng)R、C取值適當(dāng),即時,可得積分器的輸出值為: 
　　 

　　因為電路為反相積分器,所以為了反映正相的B,在積分器前加了反相器。由式(2)、(3)可以看出,電壓ur1和uy分別正比于H和B。這樣就會在示波器屏幕上顯示出B=f(H)回線。 

　　磁滯回線測量的原理如上所述,而實驗中得到的曲線存在兩大不足:一是回線不清楚,B曲線和H曲線均有失真,原因是反相器和積分器不理想,如漂移、自激等都會影響曲線的質(zhì)量;二是由于信號發(fā)生器輸出信號功率小,激勵電流小,小磁環(huán)很難達(dá)到飽和,幾乎得不到高頻磁滯回線。為此需進(jìn)行以下改進(jìn)得到高頻磁滯回線。  
 
               
                                        圖2 改進(jìn)后的測量電路 

       2 測量電路的改進(jìn) 

　　圖2為改進(jìn)后的測量電路,采用了TDA2006功率放大器作功率輸出級,從而得到高頻輸入信號,增大激勵電流,使磁環(huán)達(dá)到飽和。TDA2006的特點是通頻帶寬、高頻特性好、噪聲小、失真系數(shù)小。片內(nèi)設(shè)置了各種保護(hù)電路,對電流浪涌、過壓和負(fù)載短路等異常情況都有較強(qiáng)的適應(yīng)性,應(yīng)用方便,可以獲得大的不失真功率。達(dá)到的性能指標(biāo)如下: 

　　(1)頻率響應(yīng)范圍50Hz～100kHz,