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磁导率测试仪的方法原理以及功能

编辑:金沙官网        发布日期:2017-10-11        点击量:997
  磁导率μ等于磁介质中磁感应强度B的微分与磁场强度H的微分之比,即μ=dB/dH
  
  通常使用的是磁介质的相对磁导率μr,其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比,即μr=μ/μ0
  
  相对磁导率μr与磁化率χ的关系是:μr=1+χ
  
  磁导率μ,相对磁导率μr和磁化率χ都是描述磁介质磁性的物理量。
  
  对于顺磁质μr>1;对于抗磁质μr<1,但两者的μr都与1相差无几。在大多数情况下,导体的相对磁导率等于1.在铁磁质中,B与H的关系是非线性的磁滞回线,μr不是常量,与H有关,其数值远大于1。
  
  例如,如果空气(非磁性材料)的相对磁导率是1,则铁氧体的相对磁导率为10,000,即当比较时,以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000。
  
  公式
  
  磁场的能量密度=B^2/2μ
  
  在国际单位制(SI)中,相对磁导率μr是无量纲的纯数,磁导率μ的单位是亨利/米(H/m)。
  
  常用的真空磁导率
  
  方法原理
  
  说起磁导率μ的测量,似乎非常简单,在材料样环上随便绕几匝线圈,测其电感,找个公式一算就完了。其实不然,对同一只样环,用不同仪器,绕不同匝数,加不同电压或者用不同频率都可能测出差别甚远的磁导率来。造成测试结果差别极大的原因,并非每个测试人员都有精力搞得清楚。本文主要讨论测试匝数及计算公式不同对磁导率测量的影响。
  
  计算公式的影响
  
  大家知道,测量磁导率μ的方法一般是在样环上绕N匝线圈测其电感L,因为可推得L的表达式为:
  
  L=μ0μN^2A/l(1)
  
  所以,由(1)式导出磁导率的计算公式为:
  
  μ=Ll/μ0N^2A(2)
  
  式中:l为磁心的磁路长度,A为磁心的横截面积。
  
  对于具有矩形截面的环型磁芯,如果把它的平均磁路长度l=π(D+d)/2就当作磁心的磁路长度l,把截面积A=h(D-d)/2,μ0=4π×10-7都代入(2)式得:
  
  μ=L(D+d)*10/4Nh(D-d)(3)
  
  式中,D为环的外直径,d为内径,h为环的高度,如图2所示。把环的内径d=D-2a代入(3)式得:
  
  μ=L(D-a)*10/4Nha(4)
  
  式中:a为环的壁厚。
  
  对于内径较小的环型磁心,内径不如壁厚容易测量,所以用(4)式比较方便。(4)式与(3)式是等效的,它们的由来是把环的平均磁路长度当成了磁心的磁路长度。用它们计算出来的磁导率称为材料的环磁导率。有人说用环型样品测量出来的磁导率就叫环磁导率,这种说法是不正确的。实际上,环磁导率比材料的真实磁导率要偏高一些,且样环的壁越厚,误差越大。
  
  对于样环来说,在相同安匝数磁动势激励下,磁化场在径向方向上是不均匀的。越靠近环壁的外侧面,磁场就越弱。在样环各处磁导率μ不变的条件下,越靠近环壁的外侧,环的磁通密度B就越低。为了消除这种不均匀磁化对测量的影响,大家把样环看成是由无穷多个半径为r,壁厚无限薄为dr的薄壁环组成。
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