电气量的测量
一、 实验目的：
1．学习交流电压、电流和功率的测量方法；
2．了解电压变送器、电流变送器的工作原理和使用方法； 3．对实验装置组成的测试系统进行电压和电流的标定；
4．对给定的负载电压和电流进行满量程校验，对给定的三个负载的有功功率进行测量。
二、 实验原理：
1.交流电压参数的测量
1.1 交流电压的主要参数
1）瞬时值：)()()(0T t f t f t u +== T 0为交流电的周期； 2）幅值：)(t u 在一个周期内T 达到正的最大值称为幅值。 3）平均值：
?=
T
dt t u T
U 0)(1平均 （1） 当有直流分量时，对纯正弦交流电压，平均值就等于该直流分量。当无直流分量时，平均值为零。在实用中是对u(t)的绝对值)(t u 进行平均。所以：
?=T
dt t u T U 0
)(1平均
4）有效值：交变电压u(t)的均方根称为有效值（又称真有效值）。 1.2 交流电压参数的测量方法
交流电压参数的测量一般分传统的仪表测量和计算机测量两种方法。
采用传统的交流电压表测量，一般显示值为被测电压的有效值。根据仪表的工作特性，一般分为平均响应型和有效值响应型两种。
● 平均响应型仪表是把被测电压经平均值转换电路变成与u(t)的平均值成正比的直
流电压，然后乘上特定的波形系数变换成被测电压的有效值。此类仪表显然只适用于特定的波形（一般为正弦波）的有效值测量。而对非正弦波，会因波形系数的变化而引起误差。
● 有效值响应型电压表是利用热电变换或有效值检波电路，将U(t)变换成与其有效值
成正比的直流电压，然后计算显示。此类仪表不仅适用于测量正弦波，而且也适用于测量非正弦波。通常讲的真有效值电压表就是指此类仪表。
在交流电压测量中，交流电压的频率f 对仪表误差的影响很大。保证仪表基本误差的频率范围称之为仪表的工作频带。
采用计算机测量交流电压参数，由于能够采集显示被测信号的完整波形，能同时测量各种参数，且准确度较高。这是传统仪表无法比拟的。
1.3 计算机测量交流电压参数的原理 1） 频率的测量
频率的测量是通过计算信号的过零点来实现的。将采集到的被测信号去掉直流分量，然后寻找其过零点，则得到信号频率为：
1
_0f pot t
=
*?
式中：pot_0为一个周期的采样点数，t ?为采样周期。
2） 有效值测量
根据有效值的定义式：
?=T dt t u T
Urms 02
)(1 可得有效值的离散计算式：
Urms =
式中，N 为信号在一个整周期内的采样点数。 3） 平均值测量
根据式（1）式，可得平均值的离散计算公式：
Uarv =
式中，N 为信号在一个整周期内的采样点数。
此外通过相应程序的编制，极易实现信号峰值、交流分量的有效值、直流分量等参数的测量。
2. 功率的测量
2.1 变送器原理概述
变送器原理框图如图1所示。变送器的输入信号可以是电量的(如电压、电流)，也可以是非电量的(如压力、温度)。其内部主要包含传感器、前置放大器及输出电路三部分。传感器将待测的非电量信号转换为电信号，经前置放大器放大后，通过输出电路转换成1～5V 标准电压或4～20mA 标准电流信号。
信号输入
信号输出
图1 变送器原理框图
2.2 功率的测量
负载功率与电压、电流的关系式为：
cos P UI ?=
其中： U 、I 分别为交流电压、电流的有效值，P 为有功功率，?为电压和电流的相位差。当负载为纯阻性时，cos ?＝1。
可知，电流和电压的有效值离散计算式分别为：
rms I =
rms U =
其中：N 为电压/电流信号在一个周期内的采样点数，i k 、u k 分别为采集到的电压、电流信号在第k 个时刻的采样值。
则负载功率的离散计算式为：
∑-==
1
1N k k k
I U
N
P
其中：P 为有功功率，N 信号在整周期内的采样点数。k U 、k I 分别为整周期内交流电压、电流的采样值。
3. 相位的测量
3.1 过零法测量原理
过零法即通过判断两同频率信号过零点时刻, 计算其时间差, 然后转换为相应相位差。 这一过程可用图2表示。
图2 过零法计算相位差的示意图
其中: △t 为过零点时差; T 为信号周期
在软件实现时, 信号被采样离散化而用一组数表示, △t 即与数组元素的序号之差有关。 假设信号1过零点对应数组第i 个元素, 信号2的过零点对应其数组第j 个元素, 则有
Δφ=(j-i)*t/T
其中:t 为采样周期。 实际上，在程序的算法实现中, 过零点的判断本身就存在误差, 因为实际信号采集几乎无法准确采集到零点时刻, 我们是通过信号前一时刻和后一时刻的值的变化来判断过零点的,通常依据两值乘积为小于等于零来判断,因此过零法本身就有一定的误差。 3.2 FFT 频谱分析法原理
FFT 法求相位差，即对信号进行频谱分析, 获得信号的相频特性, 两信号的相差即主频
率处相位的差值，所以这一方法是针对单一频率信号的相差测量的。
在有限区间(t,t+T )内绝对可积的任一周期函数x （t ），它的傅里叶级数展开式为
n 0
1
()sin cos (cos sin )2n n n n n n x t b n t a n t
a a n t
b n t ∞∞
==∞
==Ω+Ω=
+Ω+Ω∑∑∑
同时x （t ）可以表示为
比较上式可得：
00cos sin 2
n n n
n n n n
n n n n n
n
a x
b x a x a a x tg arctg
b b ????=
=====
由此可得，两信号的相位差为
1
2
i i ???
=-
此方法基于连续信号离散化处理的离散傅利叶变换(DFT)，FFT 是DFT 的一种快速算法。它要求所处理的数据总数为2n
，因而对采集的数据总数有要求，另外要求采样必须满足“采
样定理”，否则发生频谱混叠。 3.3 相关法原理
设有两同频信号x(t)和y(t)，可表示为
x(t)=Asin(ωt+θ)+Nx(t), y(t)=Bsin(ωt+θ+φ)+Ny(t), 其中 N x (t),N y (t)为噪声信号，φ为两信号相差。 则两信号的互相关函数为:
000
1()()()1[sin()()][sin(())()]1[sin()()][sin()()]T
xy T
x y T
x y R x t y t dt
T A t N t B t N t dt T A t N t B t N t dt T ττωθωτθ?τωθωθ?=+=+++++++=+++++??? 由于噪声与信号不相关，而且两噪声之间也不相关, 因此可推得:
[]0
1
(0)sin()sin()T
xy R AB t t dt T ωθωθ?=+++?
(0)cos 2
xy AB
R ?=
2(0)
arccos
xy R AB
?∴=
再由信号幅值与其自相关函数的零点之间的关系, 可得:
)
(sin )(1
0n n n t n x x t x ?+Ω+=∑∞
=
)0(2x R A =
)0(2y R B =
最后可得:
)
0()0()0()
0(2arccos
y x xy xy R R R AB
R ==?
实际算法中, 相关函数的离散时间表达式如下:
∑
-==
1
][][1
]0[N n y n y n y N
R ][][1
]0[1
n x n x N
R N n x ∑
-==
∑-==
1
][][1
]0[N n xy n y n x N
R
由此可见相关法的抗噪能力较强。
4. 实验电路和实验装置使用介绍
负载功率的测试硬件平台见图3所示。图中V 、A 分别测量负载交流电压和电流的有效值。GAA －011交流电流变送器的额定输入为0～2A 交流有效值，输出为0～5V 交流有效值。GA V —01交流电压变送器的额定输入为0～300V 交流有效值，输出为0～5V 交流有效值。计算机对采集到的信号分析处理后得到负载电流、电压、相位和功率值。
图3 负载电流、电压、相位和功率测试硬件测试平台
图4所示为实验装置和内部接线图。其中所有器件在实验装置的内部已经按照图3接线完毕，只需用户接入交流功率源的输出即可；负载可选择纯阻（J 1与J 2短接）或者容阻串连（J 1与J 3或J 4、J 5短接）；电压、电流变送器的输出通过实验装置后面的接口，分别送入PCI —9111型A/D 卡的0、1两个通道，进行数据采集。
三、实验内容：
1.虚拟电压、电流和功率表的设计
（1）虚拟交流电压、电流和功率表界面设计：
利用LabVIEW 或CVI 软件开发虚拟电压计的操作界面，包括：数据采集、波形显示、交流电压、电流和功率各参数测量结果的显示，以及各种命令按钮如启动、关闭等； （2）虚拟交流电压、电流和功率表测试功能设计：
编写信号采集程序：
要求：编写一个用凌华9111HG 数据采集卡进行双通道数据采集的程序（通道为0和1），要求采样速率为100KHz ，采样总点数为1024×9点，分别显示电压和电流两路信号的
采集波形。
图4 实验装置和内部接线图
● 编写频率测量程序：
要求：用过零法测量信号周期及频率，并显示结果。
● 编写有效值计算程序：
要求：调用CVI 中的库函数ACDCEstimator 函数或按有效值离散计算式计算电压和电流信号的有效值。
●
编写相位差计算程序：
要求：调用CVI 中的库函数ToPolar1D 函数、FFT 函数和Correlate 函数，分别用过零法、FFT 法和相关法或按相位差的离散计算式，计算电压和电流信号的相位差；
●
编写负载功率计算程序，并显示测量结果。
2.虚拟电压、电流和功率表的标定
将实验装置看成一台未定标的测量系统。在未知系统输入输出关系的情况下，对实验装置进行系统标定。
改变交流功率源的输出大小，分别读取输入电压和输入电流测量值，记录电压和电流信号经变送器的输出电压，并填入表1和表2中。
电阻100Ω/300W 交流电流表
交流电压表 A
V
虚拟电压的标定
50
100
150200
250
测量点
测量点
电压(V )
3.虚拟电压和电流表的校验
（1）对给定负载时虚拟电压表的电压量程进行校验：
● 在图4所示实验板上对所设计的虚拟电压表进行功能校验。 ●
选取电阻值为200Ω的纯电阻负载，电压量程为200V 。调整功率源输出，使其输出10个（0～200V ）电压幅度变化的正弦信号。分别观察记录三位电压表、虚拟电压表和功率源电压的测量值，填入表3。比较两者测量结果。
虚拟电流的标定
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
测量点
电流(A )
采集的电压值
0.5
1
1.5
22.5
33.5
4
20
40
60
80
100120140
160
180
200
电压表电压值
采集后的 电压值（V
）
电流和采集电压关系
0.5
1
1.52
2.5
3
0.1
0.2
0.3
0.4
0.50.60.7
0.8
0.9
1
电流(A)
采集后的电压(V
)
（2）对给定负载时虚拟电流表的电流量程进行校验：
● 在图4所示实验板上对所设计的虚拟电流表进行功能校验。
● 选取电阻值为200Ω的纯电阻负载，电流量程为1.00A 。调整功率源输出，使其输
出10个（0～1.00A ）电流幅度变化的正弦信号。分别观察记录四位半电流表、虚拟电流表和功率源电流的测量值，填入表4。比较两者测量结果。
虚拟电压表校验修正值
-10
-8-6-4-20
246810
三位 电压表（V）
修正
值
（3）对给定三个负载时虚拟功率表进行测量：
● 在图4所示实验板上对所设计的虚拟功率表进行功能校验。
●
调节功率源输出，改变负载两端电压，同时启动虚拟功率表对负载功率进行测量，
将测试数据记录于下表5。并计算相应的测量误差。
四、注意事项：
1．实验电源电压为市电220V ，接线和改变负载时必须切断电源。读取数据时不要接触带电
器件，以保证安全。
2． 实验中所用的电流变送器最大输入电流限制在1A 内。
五、仪器设备：
1．电气量测量实验装置 1套 2．微型计算机加A/D 卡 1台
3．功率源
1台
根据∑-==
10
1
N k k k
I U
N
P ，可知测量精度直接与测量的电压，电流和相位角直接相关，
其中电压和电流的测量精度与采集卡在量程范围内的采样精度，采样点数有关系。
rms I =
rms U =
由于计算相角差的算法本身也是一种近似的求解方法，本身具有误差，再就是在算法实际运行中如果电网电压的突变或者干扰可能使得算法对过零点产生误判断，尤其是真正过零点附近的干扰，会导致零点的误判，当相位差很小时，这种影响的后果会更严重些，轻者会导致得出的结果相对误差很大，重者会导致相角差的正负颠倒，会使得得出的电容值不合乎常理。系统的电抗值相对较大，如果此时的电阻值较小的话，就会造成系统阻抗角相对较大。此时由于上述原因造成的误差相对小些。，同一个周期的采样点数下降，造成一个周期的波形采样精度下降。也会导致系统精度下降。
对数据进行多通道采集，一般有两种方法：①同相电压电流交替采样法：例如在被测信号的一个周期内，采样256点，其中128个奇数点为电压采样点；128个偶数点为电流采样点。
采电压和采电流的时差为Δt=T/256(T 为被测信号周期)。由Δt 引起的同相电压电流的相位误差为δui=360*f*n*Δt(度)。式中f--被测信号频率，n--谐波次数。由上式可知相位误差随时差Δt 、谐波次数n 增大而增大，这是造成相位差存在并且不一致的根本原因。另外还有一个原因，当信号频率改变时，由于采样是定时采样，不能跟随频率变化，也会造成测量误差。②同相电压电流整周期同步采样法：同相电压、电流采取的是同步采样，分时传输的方法。这样，就不存在时差问题，相位差也就不存在。采样间隔也就随被测信号的频率变化而相应变化。根据香农定理知：采样频率应该大于或者等于被测信号频率的2倍。
仪表的特性有静态特性和动态特性 仪表的特性有静态特性和动态特性之分，它们所描述的是仪表的输出变量与输入变呈之间的对应关系。当输人变量处于稳定状态时，仪表的输出与翰人之间的关系称为睁态特性。这里仅介绍几个主要的静态特性指标。至于仪表的动态特性，因篇幅所限不予介绍，感兴趣的读者请参阅有关专著。 1.灵敏度 灵饭度是指仪表或装置在到达稳态后，输出增量与输人增量之比，即K=△Y/△X式中K —灵教度，△Y—输出变量y的增量，△X—输人变量x的增量。 对于带有指针和标度盘的仪表，灵敏度亦可直观地理解为单位输入变量所引起的指针偏转角度或位移盈。 当仪表的“输出一输入”关系为线性时，其灵放度K为一常数。反之，当仪表具有非线性特性时，其灵敏度将随着输入变量的变化而改变。 2线性度 一般说来，总是希望侧贴式液位开关具有线性特性，亦即其特性曲线最好为直线。但是，在对仪表进行校准时人们常常发现，那些理论上应具有线性特性的仪表，由于各种因素的影响，其实际特性曲线往往偏离了理论上的规定特性曲线(直线)。在高频红外碳硫分析仪检测技术中，采用线性度这一概念来描述仪表的校准曲线与规定直线之问的吻合程度。校准曲线与规定直线之间最大偏差的绝对值称为线性度误差，它表征线性度的大小。 3.回差 在外界条件不变的情况下，当输入变量上升(从小增大)和下降(从大减小)时，仪表对于同一输入所给出的两相应输出值不相等，二者(在全行程范围内)的最大差值即为回差，通常以输出量程的百分数表示回差是由于仪表内有吸收能量的元件(如弹性元件、磁化元件等)、机械结构中有间隙以及运动系统的魔擦等原因所造成的。 4.漂移 所谓漂移，指的是在一段时间内，仪表的输人一愉出关系所出现的非所期望的逐渐变化，这种变化不是由于外界影响而产生的，通常是由于在线微波水分仪弹性元件的时效、电子元件的老化等原因所造成的。 在规定的参比工作条件下，对一个恒定的输入在规定时间内的输出变化，称为“点漂”。 发生在仪表测量范围下限值七的点漂，称为始点漂移。当下限值为零时的始点漂移又称为零点漂移，简称零漂。 5重复性 在同一工作条件下，对同一输入值按同一方向连续多次测量时，所得输出值之间的相互一致程度称为重复性。 仪器仪表的重复性用全测量范围内的各输入值所测得的最大重复性误差来确定。所谓重复性误差，指的是对于高频红外碳硫分析仪全范围行程、在同一工作条件下、从同方向对同一输人值进行多次连续测量时，所获得的输出值的两个极限值之间的代数差或均方根误差。重复性误差通常以量程的百分数表示，它应不包括回差或漂移。
一.磁性材料的基本特性 1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2.软磁材料的常用磁性能参数 ?饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列； ?剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs； ?矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）； ?磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关； ?初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp； ?居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度； ?损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r； ?在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换
1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或 B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 饱和磁感应强度 Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列; 剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs; 矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等); 磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关 初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp 居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度 损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r 在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；
实验三、磁性材料的VSM 测量 一、实验目的 1．了解VSM 仪器的测量原理。 2．了解VSM 的操作要领和注意事项。 3．了解样品磁性测量的方法。 二、实验设备 天平、VSM 等。 三、原理说明 VSM 系统的主体部件是由直流线绕磁铁、振动器和感应线圈组成。装在振动杆上的样品位于磁极中央感应线圈中心连线处，在感应线圈的范围内垂直磁场方向振动。图1是VSM 的结构简图，图2是VSM 的实物图。振动样品磁强计的原理就是将一个小尺度的被磁化了的样品视为磁偶极子并使其在原点附近作等幅振动，利用电子放大系统，将处于上述偶极场中的检测线圈中的感生电压进行放大检测，再根据已知的放大后的电压和磁矩关系求出被测磁矩。 图2 VSM 实物图 设磁化场沿x 轴向，而样品S 沿z 向作等幅振动。在磁铁极头端面处对称放置匝数为N 、截面为S 的检测线圈，其对称轴垂直于z 轴。则可得到穿过第n 匝内dsn 面积元的磁通为： 5n n n n n z r 4Z MX 3ds )r (H d π= =φ 而n n φ∑=φ，由此可得出检测线圈内的总感生电压为： n 7n n 2 n n n 0ds r )z 5r (X ∑t ωcos ωa π4M 3dt φd )t (ε∫== 其中a 0为样品的振幅，ω为振动频率。从方程可以得到，检测线圈中的感生电势正比于样品总磁矩M 及其振动频率ω和振幅a 0，同时和线圈的匝数、大小形状及线圈和样品间的距离有
关。因此，将线圈的几何因素及与样品的间距固定，样品的振幅和频率也固定，则感生电压仅和样品的总磁矩成正比。经过定标以后，就可根据感生电压的大小推知样品的总磁矩：将该磁矩除以样品体积或质量，就可得出该样品的单位质量或单位体积的磁矩。如果将高斯计的输出信号和感生电压分别输入到X-Y记录仪的两个输入端，就可以得到样品的磁滞回线。 四、实验步骤 1.开机预热30分钟 ①打开电源，打开电脑，启动VSM软件。 ②观察了解仪器的结构。 ③学习仪器的原理和测量方法。 2.仪器校准 ①取下样品，磁矩调零。 ②磁场对中，使得正向加磁场的剩磁约80 Oe，反向磁场的剩磁约-80 Oe。 ③用已知质量、磁矩的纯镍球定标。 3.样品测量 ①增加磁场，将待测样品反复磁化多次。 ②将样品固定到样品杆，粗测磁矩。 ③确定所用磁场大小、磁矩量程。 ④测量样品的磁滞回线。 4.根据测量结果，绘出样品的磁滞回线，由此确定样品饱和磁化强度、矫顽力等参数。 五、思考题 1．VSM如何实现磁矩测量的？ 2. 正是测试前磁矩是如何定标的？ 3．为何要进行磁场零点调节？如果不调零，对测量结果有何影响？
实验报告 姓名：什么情况班级：F10 学号：51 实验成绩： 同组姓名：实验日期：2011- 指导老师：助教批阅日期： 磁性材料基本特性的研究 【实验目的】 1．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、剩磁和磁导率的理解； 2．利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞回线； 3．测定所给定的铁磁材料的居里温度． 【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 μr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，B =μH，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。 图一B~ H曲线图二μ~ T曲线 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μ较小；而后便随H的增加B急剧增大，μ也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ值在到达最大值后又急剧减小。图一表明了磁导率μ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μ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T C。 2．磁滞性质 铁磁材料除了具有高的磁导率外，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，如图3所示．曲线OA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．当H值到达某一个值H S时，B值几乎 不再增加，磁化趋于饱和．如使得H减少，B将不 再沿着原路返回，而是沿另一条曲线AC'A'下降，当 H从-H S增加时，B将沿着A'CA曲线到达A形成一 闭合曲线．其中当H = 0时，|B| = Br，Br称为剩余 磁感应强度．要使得Br为零，就必须加一反向磁场， 当反向磁场强度增加到H = -H C时，磁感应强度B为零，达到退磁，HC称为矫顽力．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， 图三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ω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
近代物理实验讲义BH特性测量 南京理工大学 物理实验中心
2009.1.20 BH特性测量 引言 磁性材料是我们广泛使用的一类材料，它与我们的生产生活紧密相关。许多生产设备上都安装有由磁性材料制成的部件，比如发电机中的永磁体、电动机中的转子、各类电磁铁中的铁芯、用于密封润滑的磁性液体，还有磁性液体选矿。近年来兴起的纳米技术更是使磁性材料研究和应用达到了新的高度。纳米磁性材料由于具有单畴结构导致的高矫顽力或者尺度小于磁畴而导致的超顺磁状态而在高密度磁存储和生物医学方面展现出了诱人的应用前景。 我们使用的磁性材料根据其矫顽力的大小可以分成三类，即硬磁材料、半硬磁材料、软磁材料。其中硬磁材料具有很高的矫顽力，适合用于需要永久磁场的场合，比如电机定子中的磁瓦、扬声器中的永磁体等等。 磁性参数的测试是评价一种磁性材料应用潜力的一个重要手段，因此我们有必对各种磁性材料的次性能进行测量。 一、实验目的 A 掌握磁化曲线和磁滞回线中涉及的各类物理量的物理含义，及其对于应 用的参考价值； B掌握HT610 B-H硬磁材料测量系统的结构和测量原理；
C 掌握利用该系统研究硬磁材料（AlNiCo合金）的退磁曲线、磁滞回线； 研究被测材料的磁特性，即B r（剩磁）、H c（矫顽力）、（BH）max （最大磁能积）、Rs（矩形比）等几项基本磁性能参数的方法。 二、实验设备 HT610 B-H硬磁材料磁特性测量仪，计算机，待测的硬磁样品（AlNiCo合金） 三、实验原理 在铁磁性材料中由于磁矩之间的交换作用，它们会自发的沿平行方向进行排列。由于磁体本身具有一定的几何尺寸，当所有原子的磁矩都同向排列时将会导致磁体表面产生表面磁极。表面磁极会在磁体内部产生退磁场，磁体内的原子磁矩与退磁场相互作用，具有退磁场能。为了降低退磁场能磁体会由单畴结构转变为多畴结构，即由整个磁体内部所有原子磁矩一致取向转变为由一系列小的区域构成，在每个小的区域内部原子磁矩取向基本相同，但是不同区域内部的原子磁矩取向具有随机性。我们把原子磁矩取向基本相同的小区域称为磁畴。磁畴与磁畴之间存在磁矩取向的过渡层，这就是畴壁。畴壁具有畴壁能。磁畴大小的分布主要是由畴壁能和退磁场能之和的极小值决定的。当外磁场由零逐步增大时，处 于其中的磁体对外磁场做出响应， 原子磁矩发生转动使其沿外磁场方 向排列，主要表现为磁畴畴壁的移 动，即磁矩与外磁场方向相同的磁 畴的畴壁向外扩张，磁矩与外磁场 不同的磁畴的磁畴收缩，或者表现 为磁畴的转动。通过畴壁的移动或 者磁畴的转动，使磁体内部的磁化 强度随外磁场的增强而逐步增强， 当所有的原子磁矩都沿外磁场方向图 1 磁化曲线和磁滞回线
第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+=ωωj j H ，输入信号2sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2 224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性 为 。 （1） )()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的 时间作为时间常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（ ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（ ） 3、 当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统
【过程控制】PID参数对系统动静态特性的影响（可编 辑） 主要内容 PID参数对系统动静态特性的影响控制器参数整定: 现场试凑法临界比例度法衰减曲线法采样周期选择 PID参数对系统动静态特性的影响比例度过小，即比例放大系数过大时，比例控制作用很强，系统有可能产生振荡; 积分时间过小时，积分控制作用很强，易引起振荡; 微分时间过大时，微分控制作用过强，易产生振荡。 PID参数对系统动静态特性的影响 比例(P)控制 PID参数对系统动静态特性的影响 比例积分(PI)控制 PID参数对系统动静态特性的影响 比例微分(PD)控制 PID参数对系统动静态特性的影响 比例积分微分(PID)控制控制器参数整定指决定调节器的比例度δ、积分时 间TI和微分时间TD和采样周期Ts的具体数值。整定的实质是通过改变调节器的参数，使其特性和过程特性相匹配，以改善系统的动态和静态指标，取得最佳的控制效果。整定方法整定调节器参数的方法很多，归纳起来可分为两大类，即理论计算整定法和工程整定法: 理论计算整定法有对数频率特性法、根轨迹法等; 工程整定法有经验法、衰减曲线法、监界比例度法和响应曲线法等。工程整定法特点不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中进行现场整定方法简单; 计算简便; 易于掌握。现场凑试法按照先比例(P)、再积分(I)、最后微分(D)的顺序。置调节器积分时间TI=?，微分时间TD=0，在比例度δ按经验设置的初值条件下，将系统投入运行，整定比例度δ。求得满意的4:1过渡过程曲线。引入积分作用(此时应将上述比例度δ加大1.2倍)。将TI由大到小进行整定。若需引入微分作用时，则将TD按经验值或按TD=
一. 磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2）
1 磁性基本测量方法 磁性测量 组织结构不敏感量（内禀参量、本征参量） 组织结构敏感量（非本征参量） 物质结构与相关现象 交变磁场条件下的磁参数测量 M S 、T C 、K 1、λS 等 M r 、B r 、H C 、μ、χ等 磁畴结构、磁矩取向、各种磁效应（磁热、磁光、磁电、磁致伸缩、磁共振等）
2 冲击法测磁性材料参数 O ：标准环形试样； N ：磁化线圈； n ：测量线圈；G ：冲击检流计； A ：直流电流表；M ：标准互感器； K 1、K 2：双掷开关；R 1、R 2：可变电阻 Ni H =在N 线圈中通以电流i ，则在N 中产生磁场： N ：磁化线圈匝数 ：试样平均周长 试样被磁化，磁感应强度为B K 1突然换向(在极短时间τ秒内) H H H B B B →+→+：-：-B S φ=磁通量： S ：试样的截面积 冲击法测磁原理图 （磁化曲线和磁滞回线）
3 r ：测量回路中的总折合电阻 磁通量的变化，引起线 圈n （匝数为n ）中产生 感生电动势： d dB n nS d d φε=-=-ττ在测量回路（由n 、M 、G 、R 3、R 4组成）中产生瞬时电流： 0i r ε=由冲击检流计测出其电量Q ： B 000B nS Q i d d dB 2nSB/r r r Q C τ τ-ε?=τ=τ=-=-???=α????Cr B 2nS α=-α：冲击检流计的偏转角； C ：冲击检流计常数
4 Cr 的求法： di M d 'ε=-τ K 2合上标准互感器M 的线路，M 主线圈上的电流i ： 其副线圈两端产生的感应电动势为： 0i '→M ：互感器的互感系数 测量回路中的感生电流： 0i r 'ε'=通过检流计的电量（相应偏转角为α0）： i 00000M M Q C i d d d i r r r 'ττ'ε'''=α=τ=τ=-τ=-???0Mi Cr '=-αCr ：测量回路的冲击常数 在不同H 条件下，测出B ，可绘出磁化曲线。 测量磁滞回线的基本原理与此相同。
第三章测试装置的基本特性 第一节测试装置的组成及基本要求 一、对测试系统的基本要求 测试过程是人们获取客观事物有关信息的认识过程。在这一过程中，需要利用专门的测试系统和适当的测试方法，对被测对象进行检测，以求得所需要的信息及其量值。对测试系统的基本要求自然是使测试系统的输出信号能够真实地反映被测物理量的变化过程，不使信号发生畸变，即实现不失真测试。任何测试系统都有自己的传输特性，如果输入信号用x(t)表 示，测试系统的传输特性用h(t)表示，输 出信号用y(t)表示，则通常的工程测试问 题总是处理x(t)、h(t)和y(t)三者之间的 关系，如图2-1所示，即 1)若输入x(t)和输出y(t)是已知量， 图3-1 则通过输入、输出可推断出测试系统的传 输特性h(t)。 2)若测试系统的传输特性h(t)已知，输出y(t)亦已测得，则通过h(t)和y(t)可推断出对应于该输出的输入信号x(t)。 3)若输入信号x(t)和测试系统的传输特性h(t)已知，则可推断出测试系统的输出信号y(t)。 本章主要讨论系统传递(传输)特性的描述方法。 二、测试系统的组成 一个完善的测试系统是由若干个不同功能的环节所组成的，它们是实验装置、测试装置(传感器、中间变换器)、数据处理装置及显示或记录装置，如图2-2所示。 当测试的目的和要求不同时，以上四个部分并非必须全部包括。如简单的温度测试系统只需要一个液柱式温度计，它既包含了测量功能，又包含了显示功能。而用于测量 图3-2
机械构件频率响应的测试系统，则是一个相当复杂的多环节系统，如图2-3所示。 实验装置是使被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在特性充分显露出来，它是使测量能有效进行的一种专门装置。例如，测定结构的动力学参数时，所使用的激振系统就是一种实验装置。它由信号发生器、功率放大器和激振器组成。信号发生器提供正弦信号，其频率可在一定范围内变化，此正弦信号经功率放大器放大后，去驱动激振器。激振器产生与信号发生器的频率相一致的交变激振力，此力通过力传感器作用于被测对象上，从而使被测对象处于该频率激振下的强迫振动状态。 测试装置的作用是将被测信号(如激振力、振动产生的位移、速度或加速度等)通过传感器变换成电信号，然后再经过后接仪器的再变换、放大和运算等，将其变成易于处理和记录的信号。测试装置是根据不同的被测机械参量，选用不同的传感器和相应的后接仪器而组成的。例如图中采用测力传感器和测力仪组成力的测试装置，同时又采用测振传感器和测振仪组成振动位移(或振动速度、振动加速度)的测试装置。 数据分析处理装置是将测试装置输出的电信号进一步分析处理，以便获得所需要的测试结果。如图中的双通道信号分析仪，它可对被测对象的输入信号(力信号)x (t )与输出信号(被测对象的振动位移信号)y (t )进行频率分析、功率谱分析、相关分析、频率响应函数分析、相干分析及概率密度分析等，以便得到所需要的明确的数据和资料。 显示或记录装置是测试系统的输出环节，它将分析和处理过的被测信号显示或记录(存储)下来，以供进一步分析研究。在测试系统中，现常以微处理机、打印机和绘图仪等作为显示和记录的装置。 在测试工作中，作为整个测试系统，它不仅包括了研究对象，也包括了测试装置，因此要想从测试结果中正确评价研究对象的特性，首先要确知测试装置的特性。 理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入、输出关系。其中以输出和输入成线性关系为最佳。在静态测量中，虽然我们总是希望测试装置的输入输出具有这种线性关系，但由于在静态测量中，用曲线校正或输出补偿技术作非线性校正尚不困难，因此，这种线性关系并不是必须的；相反，由于在动态测试中作非线性校正目前还相当困难，因而，测试装置本身应该力求是线性系统，只有这样才能作比较完善的数学处理与分析。一些实际测试装置 ，
1.什么是汽轮机调节系统的静态特性和动态特性? 答：调节系统的工作特性有两种，即动态特性和静态特性。在稳定工况下，汽轮机的功率和转速之间的关系即为调节系统的静态特性。从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况的过渡过程的特性叫做调节系统的动态特性，是指在过渡过程中机组的功率、转速、调节汽门的开度等参数随时间的变化规律。 2.汽封的作用是什么?轴封的作用是什么? 答：为了避免动、静部件之间的碰撞，必须留有适当的间隙，这些间隙的存在势必导致漏汽，为此必须加装密封装置----汽封。根据汽封在汽轮机中所处位置可分为：轴端汽封(简称轴封)、隔板汽封和围带汽封(通流部分汽封)三类。 轴封是汽封的一种。汽轮机轴封的作用是阻止汽缸内的蒸汽向外漏泄，低压缸排汽侧轴封是防止外界空气漏入汽缸。 3.低油压保护装置的作用是什么? 答：润滑油油压过低，将导致润滑油膜破坏，不但要损坏轴瓦。而且能造成动静之间摩擦等恶性事故，因此，在汽轮机的油系统中都装有润滑油低油压保护装置。 低油压保护装置一般具备以下作用： ⑴润滑油压低于正常要求数值时，首先发出信号，提醒运行人员注意并及时采取措施。 ⑵油压继续下降至某数值时，自动投入辅助油泵(交流、直流油泵)，以提高油压。 ⑶辅助油泵起动后，油压仍继续下跌到某一数值应掉闸停机，再低时并停止盘车。 当汽轮机主油泵出口油压过低时，将危及调节及保护系统的工作，一般当该油压低至某一数值时，高压辅助油泵(调速油泵)自起动投入运行，以维持汽轮机的正常运行。 4.直流锅炉有何优缺点? 答：直流锅炉与自然循环锅炉相比主要优点是： (1)原则上它可适用于任何压力，但从水动力稳定性考虑，一般在高压以上(更多是超高压以上)才采用。 (2)节省钢材。它没有汽包、并可采用小直径蒸发管，使钢材消耗量明显下降。 (3)锅炉启、停时间短。它没有厚壁的汽包，在启、停时，需要加热、冷却的时间短．从而缩短了启、停时间。 (4)制造、运输、安装方便。 (5)受热面布置灵活。工质在管内强制流动．有利于传热及适合炉膛形状而灵活布置。
磁性材料 一.磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H 曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度T c：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗P h及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe f2 t2 / ∝，ρ降低， 磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 二、软磁材料的发展及种类 1.软磁材料的发展 软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低碳
磁性材料B-H 特性的测量 摘要： 关键词：B-H 磁滞回线 剩磁B r 最大磁能积（BH ）m 退磁曲线 矫顽力B H c 一、引言 磁性材料，一般只具有铁磁性或亚铁磁性并具有实际应用价值的磁有序材料。广义的磁性材料也包括具有实际应用价值或可能应用的反铁磁材料或其他弱磁性材料。 磁性材料种类很多，磁特性参量不少。从技术应用角度出发，常关注材料的B-H 特性。从B-H 磁滞回线上可以方便地得到这样一些参量：（1）剩余磁感应强度B r （简称剩磁），其意义在于磁性材料被饱和磁化后，材料内部磁化场下降到零时，材料内所保存的磁感应强度值，通常M r 磁性材料静态磁特性的测量-Read
磁性材料基本磁化曲线的测量 一、实验目的 1. 通过实验了解铁磁材料基本磁化曲线测试的原理，熟悉磁锻、去磁的过程，以及用数字 磁通计测量磁通的方法，掌握用冲击法测量铁磁材料基本磁化曲线的方法； 2、通过实验熟练掌握数字磁通计的使用方法。 二、磁性材料的静态磁特性的测量原理 1.原理 磁性材料静态磁特性的测试，主要包括基本磁化曲线和磁滞回线及有关磁参量的测试。 静态磁特性测量的基本原理式根据电磁感应原理，当磁化回路中的磁化电流改变时，试样中的磁通量随之改变，在测量线圈两端产生感应电动势，根据冲击检流计偏转和磁化电流确定试样的直流磁性参数。 磁轭由高导磁材料制成，其截面积大于试样截面积50倍。磁轭与试样间的气隙极小，因此磁轭与试样构成的磁路中，可近似地认为磁势全部降落在试样上。根据磁路中的安培环路定律。试样中的磁场强度H 为 L I W H 1= （1） 式中L 为试样的有效长度。 根据电磁感应定理可知，当磁化电流增加I ?时，试样中的磁通量增加?Φ，则测试线圈W 2中的磁通链增加??，即?Φ=?2W ?。??将使数字磁通计产生偏转，其最大偏转值??。因此磁感应强度B 的增量为： S W S B 2? φ?= ?= ? （2） 式中S 为试样的截面积。 常用的测量装置见图1所示，图中： T ～220——去磁用交流调压器220/0~250V ，500V A ； A ——监视去磁电流用的交流安培表，选用量程1A ； E ——直流稳压电源； R 2——多档可选电阻； a.——磁轭。截面积为4900 mm 2； b.——试样。截面积S=100mm 2，试样的有效长度L=230 mm ； W 1——试样的磁化绕组。2000匝（由红色接线柱引出）； W 2——磁测试线圈。30匝（由黑色接线柱引出）； mA ——直流毫安表； Φ——数字磁通计，选用量程10mWb ； K 1、K 2、K 3一双刀双向开关；
检测系统的静态特性和动态特性 检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。此时，可用检测系统的一系列静态参数（静态特性）来对这类“准静态量”的测量结果进行表示、分析和处理。另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数（动态特性）来对这类“动态量”测量结果进行表示、分析和处理。 研究和分析检测系统的基本特性，主要有以下三个方面的用途。 第一，通过检测系统的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值；这也是检测系统对被测参量进行通常的测量过程。 第二，对多环节构成的较复杂的检测系统进行测量结果及（综合）不确定度的分析，即根据该检测系统各组成环节的已知基本特性，按照已知输入信号的流向，逐级推断和分析各环节输出信号及其不确定度。 第三，根据测量得到的（输出）结果和已知输入信号，推断和分析出检测系统的基本特性。这主要用于该检测系统
的设计、研制和改进、优化，以及对无法获得更好性能的同类检测系统和未完全达到所需测量精度的重要检测项目进行深入分析、研究。 通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。由此，我们就可以把整个检测系统看成一个信息通道来进行分析。理想的信息通道应能不失真地传输各种激励信号。通过对检测系统在各种激励信号下的响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。 一般情况下，检测系统的静态特性与动态特性是相互关联的，检测系统的静态特性也会影响到动态条件下的测量。但为叙述方便和使问题简化，便于分析讨论，通常把静态特性与动态特性分开讨论，把造成动态误差的非线性因素作为静态特性处理，而在列运动方程时，忽略非线性因素，简化为线性微分方程。这样可使许多非常复杂的非线性工程测量问题大大简化，虽然会因此而增加一定的误差，但是绝大多数情况下此项误差与测量结果中含有的其他误差相比都是可以忽略的。
磁铁的材质及性能 一、磁铁的种类 磁铁的种类很多，一般分为永磁和软磁两大类，我们所说的磁铁，一般都是指永磁磁铁，永磁磁铁又分二大分类： 第一大类是：金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁（Nd2Fe14B）、钐钴磁铁(SmCo)、铝镍钴磁铁（ALNiCO） 第二大类是：铁氧体永磁材料（Ferrite） 1、钕铁硼磁铁：它是目前发现商品化性能最高的磁铁，被人们称为磁王，拥有极高的磁性能，其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械加工性能亦相当之好，工作温度最高可达200摄氏度。而且其质地坚硬，性能稳定，有很好的性价比，故其应用极其广泛。但因为其化学活性很强，所以必须对其表面凃层处理。(如镀Zn,Ni,电泳、钝化等)。 2. 铁氧体磁铁：它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通过陶瓷工艺法制造而成，质地比较硬，属脆性材料，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中，已成为应用最为广泛的永磁体。 3. 铝镍钴磁铁：是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，可加工性很好。铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。 4、钐钴磁铁（SmCo）：依据成份的不同分为SmCo5和 Sm2Co17。由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴（SmCo）作为稀土永磁铁，不但有着较高的磁能积（14-28MGOe）、可靠的矫顽力和良好的温度特性。与钕铁硼磁铁相比，钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。 二、磁铁使用注意事项 下面是关于磁铁的使用注意事项，在使用磁铁产品之前请您务必先行阅读。 1．磁铁在使用过程中应确保工作场所洁净，以免铁屑等细小杂质吸附在磁铁表面影响产品的正常使用。 2．钕铁硼磁铁适宜存放在通风干燥的室内，酸性、碱性、有机溶剂、水中、高温潮湿的环境容易使磁体产生锈蚀，镀层脱落磁体粉化退
磁性材料B-H 特性的测量 摘要: 关键词：B-H 磁滞回线剩磁B r 最大磁能积（BH ）m 退磁曲线矫顽力 一、引言 磁性材料，一般只具有铁磁性或亚铁磁性并具有实际应用价值的磁有序材料。 性材料也包括具有实际应用价值或可能应用的反铁磁材料或其他弱磁性材料。 磁性材料种类很多，磁特性参量不少。从技术应用角度出发，常关注材料的 从B-H 磁滞回线上可以方便地得到这样一些参量： （1 ）剩余磁感应强度 B r 意义在于磁性材料被饱和磁化后， 材料内部磁化场下降到零时， 材料内所保 存的磁感应强度 值，通常M r (完整版)测试装置的基本特性
第二章测试装置的基本特性 本章学习要求 1.建立测试系统的概念 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法 为实现某种量的测量而选择或设计测量装置时，就必须考虑这些测量装置能否准确获取被测量的量值及其变化，即实现准确测量，而是否能够实现准确测量，则取决于测量装置的特性。这些特性包括静态与动态特性、负载特性、抗干扰性等。这种划分只是为了研究上的方便，事实上测量装置的特性是统一的，各种特性之间是相互关联的。系统动态特性的性质往往与某些静态特性有关。例如，若考虑静态特性中的非线性、迟滞、游隙等，则动态特性方程就称为非线性方程。显然，从难于求解的非线性方程很难得到系统动态特性的清晰描述。因此，在研究测量系统动态特性时，往往忽略上述非线性或参数的时变特性，只从线性系统的角度研究测量系统最基本的动态特性。 2.1 测试系统概论 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计，而较完整的动刚度测试系统，则仪器多且复杂。本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。 玻璃管温度计 轴承故障检测仪 图2.1-1 在测量工作中，一般把研究对象和测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。常见系统分析分为如下三种情况： 1)当输入、输出能够测量时(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。－系统辨识 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。－系统反求 3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。－系统预测 图2.1-2 系统、输入和输出 2.1.1 对测试系统的基本要求 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。许多实际测量装置无法在较大工作范围内满足线性要求，但可以在有效测量范围内近似满足线性测量关系要求。一般把测试系统定常线性系统考虑。 2.1.2 线性系统及其主要性质 若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述 a n y(n)(t)+a n-1y(n-1)(t)+…+a1y(1)(t)+a0y(0)(t) = b m x(m)(t)+b m-1x(m-1)(t)+b1x(1)(t)+b0x(0)(t) (2.1-1)