实验 磁性参数的测量

实验报告

一．实验名称：磁性材料性能测试实验

二．实验原理简述

如果一个小样品（可近似为一个磁偶极子）在原点沿Z轴作微小振动，放在附近的一个

小线圈（轴向与Z轴平行）将产生感应电压：kmftfCmA2sin2

g，其中，C为耦

合常数，取决于线圈的结构，m为样品的磁矩，A为振幅，f为振动频率。原则上，可以通

过计算确定出v

g和m之间的关系k，从而由测量的电压得到样品的磁矩。但这种计算很复

杂，几乎是不可能进行的。实际上是通过实验的方法确定比例系数k，即通过测量已知磁矩

为m的样品的电压v

g，得到

mv

gk，这一过程称为定标。定标过程中标样的具体参数（磁

矩、体积、形状和位置等）越接近待测样品的情况，定标越准确。

VSM测量采用开路方法，样品放置的位置对测量的灵敏度有影响。假设线圈和样品按

图1放置，沿x方向离开中心位置，感应信号变大；沿y和z方向离开中心位置，感应信号

变小。中心位置是x方向的极小值和y、z方向的极大值，是对位置最不敏感的区域，称为鞍点。测量时，样品应放置在鞍点，这样可以使样品具有有限体积而引起的误差最小。

基本的VSM由磁体及电源、振动头及驱动电源、探测线圈、锁相放大器和测量磁场用

的霍耳磁强计等几部分组成，在此基础上还可以增加高温和低温系统，实现变温测量。

振动头用来使样品产生微小振动，振动频率应尽量避开50Hz及其整数倍，以避免产生干扰。为了使振动稳定，还要采取稳幅措施。驱动方式有机械驱动、电磁驱动和静电驱动几

种。

磁体有超导磁体、电磁铁和亥姆赫兹线圈等几种。前两种能产生很强的磁场，用来测量

高矫顽力的永磁材料。亥姆赫兹线圈产生的磁场很小，但磁场的灵敏度很高，适于测量软磁

材料。磁矩m的测量由探测线圈和锁相放大器组成，锁相放大器有很高的放大倍数，保证

了VSM有较高的灵敏度。磁场的测量采用霍耳磁强计。将m和H信号送给计算机，由计算

机进行数据的处理，并对测量过程进行自动化控制。

软磁材料经常与线圈组成电感器件，如变压器、磁头等，材料内磁通以一定频率快速变

1 实验6-22 铁磁材料磁滞回线和磁化曲线的测量

在交通、通讯、航天、自动化仪表等领域中，大量应用各种特性的铁磁材料。常用

的铁磁材料多数是铁和其它金属元素或非金属元素组成的合金以及某些包含铁的氧化物

（铁氧体）。铁磁材料的主要特性是磁导率μ非常高，在同样的磁场强度下铁磁材料中磁

感应强度要比真空或弱磁材料中的大几百至上万倍。

磁滞回线和磁化曲线表征了磁性材料的基本磁化规律，反映了磁性材料的基本磁参

数，对铁磁材料的应用和研制具有重要意义。本实验利用交变励磁电流产生磁化场对不

同性能的铁磁材料进行磁化，通过单片机采集实验数据，测绘磁滞回线和磁化曲线，研

究铁磁材料的磁化性质。

实验目的

1、了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。

2、掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法，加深对铁磁材料

磁化规律的理解。

3、学会根据磁滞回线确定矫顽力Hc、剩余磁感应强度Br、饱和磁感应强度Bm、

磁滞损耗][BH等磁化参数。

4、学习测量磁性材料磁导率的一种方法，并测绘铁磁材料的—H曲线，了解

铁磁材料的主要特性。

实验仪器

TH—MHC型磁滞回线实验仪，智能磁滞回线测试仪，双踪示波器等。

实验原理

1、铁磁材料的磁化特性及磁导率

1）初始磁化曲线和磁滞回线

研究铁磁材料的磁化规律，一般是通过测量磁

化场的磁场强度H与磁感应强度B之间的关系来进

行的。铁磁材料的磁化过程非常复杂，B与H之间

的关系如图1所示。当铁磁材料从未磁化状态（H=0

且B=0）开始磁化时，B随H的增加而非线性增加。

当H增大到一定值Hm后，B增加十分缓慢或基

本不再增加，这时磁化达到饱和状态，称为磁饱和。

达到磁饱和时的Hm和Bm分别称为饱和磁场强度

和饱和磁感应强度（对应图1中Q点）。B~H曲线

OabQ称为初始磁化曲线。当使H从Q点减小时，B也随之减小，但不沿原曲线返回，

而是沿另一曲线QRD下降。当H逐步较小至0时，B不为0，而是Br，说明铁磁材料

高精度磁法测量工作流程

文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

目录

第一章 出队前的准备

第一节 野外用品准备

在接到出队任务时，磁测小组成员必须将出队所需的仪器、材料，测量物性标本的工具（标本架、电子称、钢尺、罗盘、记录本等）准备好，对野外安全措施物品等物资进行清点，发现所缺应立即上报负责人进行购买。当确定生产工具配备齐全后，小组成员须共同检查仪器及配套工具的完好程度，经检查一切正常后，由项目负责人进行磁法

仪器的分配，并做好相关记录。同时提醒工作人员在野外的生产注意事项和操作规程，各操作员接到仪器后要妥善保管、不定期的检查和维护，确保野外生产的顺利进行。

第二节 工期的确定及资金的准备

项目负责人应提前收集工区的地形、地质及物化探资料，编写工作设计。根据收集来的地质资料，分析工区的地质、地形难易程度，再结合以往工作经验，确定出完成野外工作区任务的大体时间，然后上报给单位负责人审批。审批完成后从财务借野外生产备用资金。

第二章 野外操作步骤

第一节 踏勘

踏勘的主要目的是了解工区概况，以确定方法的有效性。

踏勘工作的工程布置图可根据收集来的地质及物化探资料初步布设，以测线垂直探测对象或已知异常的走向为原则，踏勘应包括下列内容：

a 核对地质情况及研究程度、了解可供利用的山地工程、测绘标志、以前的物化探测网及异常标志等；

b 了解可布测区范围、测线方向和长度；

c 了解工区地形、地貌、通视和交通运输等工作条件；

d 收集（测定）主要岩矿（包括第四纪盖层）石的磁化率和剩磁参数；

e 了解地质和人文干扰因素的种类、强度及分布等情况；

f 采集少量矿样及高磁性的岩石进行物性测试，每个测点不少于5块标本，以提高代表性，初步了解有用矿产的种类、矿石富集程度及与磁性参数的关系。

第二节 测网布设

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

LIWH1 （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，则测试线圈W2中的磁通链增加，即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：

SWSB2 （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，500VA；

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 mm2；

b.——试样。截面积S=100mm2，试样的有效长度L=230 mm；

W1——试样的磁化绕组。2000匝（由红色接线柱引出）；

W2——磁测试线圈。30匝（由黑色接线柱引出）；

mA——直流毫安表；