实验序号：1 实验项目名称：磁滞回线测量
一、实验目的及要求
1、掌握霍尔法测量磁滞回线的原理及操作方法
2、测量Cr12模具钢的磁滞回线
3、计算铁磁材料的性能参数
二、实验设备（环境）及要求
实验仪器如图4所示，它由直流稳流源、交流电压源、数字式特斯拉计（以霍尔传感器为探测器，并有螺旋装置移动）、待测环形磁性材料，上面绕有2000匝线圈，样品的截面为2.00cm ×2.00cm间隙为0.2cm，和双刀双掷开关等。
要求：按图示将电路图连接好，并对铁芯消磁、毫特仪调零操作，之后可在老师
指导下进行操作，记录数据。
三、实验内容与步骤
㈠实验原理
1、铁磁物质的磁滞现象
铁磁性物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁性的特性，一般都是通过磁化场的磁场强度H和磁感应强度B只见的关系来研究其磁化规律的。
当铁磁物质中不存在磁场时，H和B均应为零，在B-H图中则相当于坐标原点O(图2)。随着磁化场H的增加，B也随之增加，但两者之间不是线性关系。当H增加到一定值时，B 不再增加（或增加十分缓慢），这说明该物质的磁化已达到饱和状。Hm和Bm分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度（对应于图中的Q点）。如果再使H逐步推到零，则与此同时B 也同时减小。然而，其轨迹并不沿原曲线QO，而是沿着另一曲线QR下降B,这说明当H下降为零时铁磁物质中仍保留一定的磁性。将磁化场反向，再逐渐增加其强度，直到H=-Hm 这时曲线达到Q′(即反向饱和点)。然后，先使磁化场退回到H=0;再使正向磁化场逐渐增大，直到饱和值Hm为止。如此就得到一条与Q-R-Q′对称的曲线Q′-R′-Q,而且自Q点出发又回到Q点轨迹为一闭合曲线，称为铁磁物质的磁滞回线，在此属于饱和磁滞回线。其中，回线和H轴的交点Hc和Hc′称为矫顽力，回线与B轴的交点Br和Br′，称为剩余磁感应强度。
2.磁滞回线的测量
在待测的铁磁材料样品上绕上一组磁化线圈，环形样品的磁路中开极窄均匀气隙，在磁化线圈中，在对最大值磁化电流Im磁锻炼基础上，Il值的磁化而对应每个磁化电流Ik值，用特斯拉计测量气隙均匀磁场区中间部位的磁感应强度B，既能得到该磁性材料的磁滞回线，如图E18-1D的QRQ′R′Q,组成的曲线为磁滞回线。OA曲线为材料初始化曲线。对于一定大小的回线，磁场化电流最大值设为Im，对于每个不同的Ik值，使样品反复的磁化，可以得到一族磁滞回线，如图E3所示，把个磁滞回线的顶点及坐标原点O连接起来，得到的曲线称为基本磁化曲线。
为了得到一个对称而稳定的磁滞回线，必须对样品进行反复的磁化，即“磁锻炼”这可以采取保持磁化电流Ik大小不变的情况下，利用电路中的换向开关使电流方向不断改变的方法来达到目的。在测量基本磁化曲线时，对每一个磁化电流Ik，必须进行磁场锻炼，由此测到的磁感应强度B和磁场化曲线H之间的关系曲线和起始磁化曲线是不同的。
测量基本磁场化曲线或起始磁化曲线都必须由原始状态H=0和B=0开始，因此测量前必须对待测样品进行退磁，以消除剩磁。
在环形样品的磁化线圈中通过的电流为I，则磁化场磁场强度H为
H=NI/l
N为磁化线圈的匝数，l为样品平均磁路长度，（平均磁路长度因样品而略有不同，经实际测量），H的单位为A/m。
为了从间隙中间部位测得样品的磁感应强度B值，根据一般经验，截面方形样品的常和宽的线度应大于或等于间隙宽度8—10倍这样才能保证间隙中有一个较大区域的磁场是均匀
的，测到的磁感应强度B的值才代表样品中磁场在中间部位实际值。
㈡实验步骤
1.用数字式特斯拉计测量样品间隙中剩磁的磁感应强度B与位置X的关系，求得间隙中
磁感应强度B的均匀区范围ΔX值。
2.测量样品的起始磁化曲线，测量前先对样品进行退磁处理。若磁化电流的不断反向，且
幅度逐渐减小至零，最终使样品的剩磁为零。如电流由0增至600mA再逐渐减小至0，然后双向开关换为反向电流由0增至500mA，再由500mA调至零，这样磁化电流不断反向，最大电流值每次减小100mA，最终将剩磁消除，退磁过程如E18-4所示，然后测量B-H关系曲线。
3.测量模具钢的磁滞回线前的磁锻炼。由初始磁化曲线可以得到B增加得十分缓慢时，磁
化线圈通过的电流值Im，然后保持此电流Im不变，把双向换向开关来回拨动10次进行磁锻炼。（开关拉动时，应使触点从接触到断开时间长些，这是为什么？磁锻炼的作用是什么？）
4.测量模具钢的磁滞回线。通过磁化线圈的电流从饱和电流Im开始逐步减小到0，然后
双向换向开关将电流换向，电流又从0增加到-Im,重复上述过程，即（Hm,Bm）→(-Hm,-Bm),再从(-Hm,-Bm)→（Hm,Bm）。其中每隔50mA测一组(Ii,Bj)值。由公式1求出Hi值。用作图纸作模具钢材料的初始磁化曲线和磁滞回线。记录模具钢的饱和磁感应强度Bm和矫顽力Hc。
四、实验结果与数据处理
1．Cr12磨具钢的实验数据
I/mA H/(A/m) B/mT I/mA H/(A/m) B/mT
0 0 0 -301 -2498.3 -256.2
50 700 16.3 -351 -2913.3 -308
109 904.7 56.1 -400 -3320 -355
150.7 1250.81 98 -451 -3743.3 -397
201.3 1670.79 153.7 -501 -4158.3 -431.3
250 2075 208 -550 -4565 -456
300 2490 263 -600 -4980 -476
350 2905 312 -644 -5345.2 -489
400 3320 354.2 -644 -5345.2 -489
454 3768.2 392 -597 -4955.1 -483
500 4150 418.3 -550 -4565 -477
551.1 4574.13 442.3 -500 -4150 -469
600.5 4984.15 461.3 -445 -3693.5 -459
640.7 5317.81 474.6 -399 -3311.7 -449
640.7 5317.81 474.6 -351 -2913.3 -433.9
593.3 4924.39 468.6 -300 -2490 -414.6
550.5 4569.15 462.6 -250 -2075 -386.5