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材料物理性能实验指导书郑镇洙2005 . 3实验一、静态磁特性测量一、实验目的：1.掌握表征磁性的参数及其应用。
2.了解和掌握静态磁特性的测量方法。
3.使用振动样品磁强计测定静态磁特性。
二、概述：1、磁材料分类：1.顺磁性，2.逆磁（抗磁）性，3.反铁磁性，4.亚铁磁性，5.铁磁性。
前三类为弱磁性，后两类为强磁性。
2、磁化曲线和磁滞回线是表示铁磁性最基本的曲线。
磁滞回线：将已磁化到Bs的试样逐渐减少外加磁场强度，即退磁，测定出磁场强度从Hs到负Hs所对应的B值，然后再从负Hs测量到正Hs，得到的B—H 封闭曲线就是磁滞回线。
3、测量材料范围：a.. 粉料b. 块料c. 各种纳米级材料d.各种复合型材料的顺磁性、抗磁性、亚铁磁和铁磁性的相关磁特性。
三、振动样品磁强计工作原理：当振荡器的功率输出馈给振动头时，该振动头即以相同频率ω驱动振动杆作等幅振动，从而带动处于磁化场H中的被测样品作同样的振动，这样，被磁化的被测样品在空间所产生的偶极场将相对于不动的检测线圈作同样振动，从而导致检测线圈内产生频率为ω的感应电压；将此交变电压馈送到正处于正常工作状态的锁相放大器后，经放大及相敏检测而输出一个正比于被测样品磁矩的直流电压，将此两相互对应的电压图示化，即可得到被测样品的磁化曲线和磁滞回线。
并由此测出被测样品的磁特性。
在实验时，先用标准试样求出K值，然后，利用求得的K值反过来计算出被测样品的磁矩。
实验时，用一个已知磁矩为Jo的标准样品，在与被测样品相同测试条件下测得此时电压幅值为V o＝KJo，则1/K＝Jo/V o 。
再测被测样品的电压幅值V，则被测样品总磁矩为：J＝1/K*V＝V/V o*Jo当知道样品的体积V或其质量m时，就可求出该样品的磁化强度M=J/V，质量磁化强度σ＝J/m 。
如果将J和H的关系做成曲线，就可测量出磁化曲线或磁滞回线。
四、实验内容：1.了解和掌握振动样品磁强计工作原理和使用方法。
软磁材料灵敏磁畴观察设计1.引言1.1 概述概述：软磁材料在电子领域具有广泛的应用，特别是在信息存储和传输方面。
磁畴是软磁材料中的一种磁性结构，对于理解材料的磁性质和性能具有重要意义。
因此，设计一种能够灵敏地观察软磁材料中磁畴变化的方法具有重要的研究价值和应用前景。
本文将对软磁材料灵敏磁畴观察设计进行深入研究和探讨。
首先，我们将介绍软磁材料的基本特性和应用背景，包括软磁材料的定义、性能指标和制备方法。
然后，我们将详细介绍灵敏磁畴观察设计的原理和方法，包括磁通显微镜和磁力显微镜等常用观察手段。
在介绍原理和方法之后，我们将探讨软磁材料中磁畴的形成机制和变化规律，以及磁畴与材料性能之间的关系。
同时，我们还将讨论不同外界条件对磁畴观察的影响，以及如何通过优化观察条件来提高软磁材料中磁畴的搜索和观察效率。
最后，我们将总结本文的主要内容，并展望未来对软磁材料灵敏磁畴观察设计的研究方向和发展趋势。
通过对软磁材料磁畴观察设计的深入研究，我们可以更好地理解软磁材料的磁性质和性能，为其在信息存储和传输等领域的应用提供有力的支持。
1.2文章结构文章结构描述了本文的整体框架和各个部分的内容安排。
本文的结构主要分为引言、正文和结论三大部分。
在引言部分，我们会对本文的背景和研究领域进行一个概述，以引起读者的兴趣和注意。
然后介绍文章的结构和各个部分的内容安排，让读者对整篇文章有一个整体的把握。
最后，明确本文的目的，即通过本研究对软磁材料灵敏磁畴观察设计进行探讨和分析，从而给相关研究提供一定的参考和指导。
接下来是正文部分。
首先，我们将介绍软磁材料的基本概念和特性，包括其磁性能、物理性质和应用领域等方面的内容。
然后，我们将详细阐述灵敏磁畴观察设计的原理和方法，包括实验设备、操作步骤和数据处理等方面的内容。
通过对软磁材料的灵敏磁畴观察设计进行深入探讨，我们将展示其在磁性材料研究中的重要作用和潜在应用价值。
最后是结论部分。
我们会对整篇文章的主要内容进行总结，归纳出一些重要的要点和结论。
软磁材料测量measurement of soft magnetic material反映软磁材料磁特性的各种磁学参量的测量，是磁学量测量的内容之一。
软磁材料一般指矫顽力Hc≤1000A/m的磁性材料，主要有低碳钢、硅钢片、铁镍合金、一些铁氧体材料等。
软磁材料的各种磁性能决定了由该材料制成的磁性器件或装置的技术特性，因此，软磁材料测量在磁学量测量中占有重要位置。
表征软磁材料的磁特性有各种曲线，可按工业应用要求来选择。
这些曲线主要是：工作在直流磁场下的静态磁特性曲线和反映磁滞效应的静态磁特性回线；工作在变化磁场（包括周期性交变磁场，脉冲磁场和交、直流叠加磁场等）之下、包括涡流效应在内的动态磁特性曲线和动态磁特性回线等。
这些磁特性曲线的横坐标是加在被测材料上的磁场强度H，纵坐标是材料中的磁通密度B。
这种表示方式使这些曲线只反映材料的性质,与材料的形状、尺寸无关。
此外，软磁材料的动态磁特性还包括复数磁导率和铁损。
(1)静态磁特性测量测量材料的静态磁特性曲线和磁特性回线，主要测量方法有冲击法和积分法两种。
①冲击法：用以测量静态磁特性曲线，测量线路见图1。
材料试样制成镯环形，并绕以磁化线圈和测量线圈。
前者通过换向开关、电流表和调节电流的可变电阻接到直流电源上；后者接到冲击检流计上（见检流计）。
开始测量时，通过电流表将磁化线圈中的电流调到某一数值，由电流表的读数、磁化线圈的匝数，以及材料试样的磁路几何参数，可计算出磁场强度H值。
然后，利用换向开关、快速改变磁化线圈中的电流方向，使材料试样中的磁通密度的方向突然改变，于是在测量线圈中感应出脉冲电动势e，e使脉冲电流流过冲击检流计。
检流计的最大冲掷与此脉冲电流所含的电量Q，也就是磁通的变化（△φ）成比例。
△φ在数值上等于材料试样中磁通的两倍。
由冲击检流计的读数和冲击常数（韦伯/格），以及材料试样的等效截面，可计算出相应的磁通密度B值。
改变磁化电流，可测出静态磁特性曲线所需的所有数据。
软磁材料交流磁特性自动测量系统设计的开题报告一、研究背景和意义软磁材料是电磁装置和电器的重要组成部分，具有很高的磁导率、磁饱和磁通量密度、低的磁滞回线和铁损耗。
软磁材料的交流磁特性是其电磁性能的重要指标，同时也是磁场、电场等物理场的基本参数。
传统的软磁材料交流磁特性测试方法主要采用其它磁学实验室提供的实验数据，或采用商用的交流磁特性自动测量仪器，但这些方法存在测量时间长、成本高、测试精度误差大等缺点。
因此，开发一种软磁材料交流磁特性自动测量系统可以提高测试精度和效率，同时也对软磁材料的研究和应用有重要的意义。
二、研究目标和内容本项目的目标是研究并设计一种软磁材料交流磁特性自动测量系统，该系统可以实现对软磁材料的交流磁特性进行自动的测量和记录，同时具有较高的测试精度和稳定性。
具体的内容包括以下几个方面：1. 研究软磁材料的交流磁特性测量原理和方法，包括测量参数的选择和测试过程的控制。
2. 研究软磁材料的测试样品制备方法和测试环境的控制，包括材料的选取、切割和组装等方面。
3. 设计并制作软磁材料交流磁特性自动测量系统的硬件和软件部分，包括信号采集和处理、自动控制和数据存储等方面。
4. 对软磁材料交流磁特性自动测量系统进行测试和验证，包括测试精度、稳定性、可靠性等方面。
三、研究方法和流程本项目采用以下几种研究方法：1. 文献研究法：对国内外相关的软磁材料交流磁特性测量原理和方法进行系统的梳理和分析，为系统设计提供基础和参考。
2. 实验研究法：根据软磁材料的特性和实际需求，制备相应的测试样品，并进行测试和分析，为系统设计提供数据和反馈。
3. 工程设计法：根据软磁材料交流磁特性自动测量系统的功能和要求，设计系统的硬件和软件部分，并进行实际的制作和测试。
流程如下：四、预期成果本项目的预期成果包括：1. 系统的研究报告，包括文献研究、实验数据分析、系统设计和测试验证等方面。
2. 软磁材料交流磁特性自动测量系统硬件部分的制作和测试，包括信号采集和处理、电路设计和调试等方面。
软磁材料交流磁特性自动测试系统的设计
韩波;孙晓华
【期刊名称】《电气电子教学学报》
【年(卷),期】2018(040)002
【摘要】软磁材料的动态磁性能测量是工业磁性测量的重要内容之一,与磁性器件的设计和使用有着密切关系.本文利用虚拟仪器设计工具LabVIEW和硬件电路结合,设计了一种用于软磁材料交流磁特性测量的自动测试系统,通过实际测试案例分析,表明该系统具有测量精确度高、操作简单方便、应用范围广等优良性能.
【总页数】5页(P28-32)
【作者】韩波;孙晓华
【作者单位】西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049;西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049
【正文语种】中文
【中图分类】TM936
【相关文献】
1.纳米晶软磁材料的发展,磁特性及展望 [J], 杨君友;张同俊
2.电力电流互感器励磁特性自动测试系统硬件设计 [J], 达来;杨煜普
3.纳米晶软磁材料的磁特性及研究进展 [J], 柏振海;黎文献;唐嵘
4.关于设计性实验"测定软磁材料磁特性"的原理方法和参数的选择 [J], 赵莎茹
5.电流互感器励磁特性自动测试系统软件设计 [J], 达来;杨煜普;毕向伟;徐泽柱
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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LIW 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ϕ∆，即∆Φ=∆2W ϕ。
ϕ∆将使数字磁通计产生偏转，其最大偏转值ϕ∆。
因此磁感应强度B 的增量为：SW S B 2ϕφ∆=∆=∆ （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；图1 冲击法测量铁磁材料基本磁化曲线的原理图2.实验装置使用介绍AmA图2 实验装置的面板图在实验装置图2中，交流回路已经接线完毕，无需用户接线。
测量铁磁材料在直流磁场下的静态磁特性一、实验目的1.了解振动样品磁强计的结构、原理、功能和使用方法；2.用振动样品磁强计测量铁磁材料在直流磁场下的静态磁特性。
二、实验原理1.磁学基本知识铁磁材料：（1）铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率>0，而且数值大到10－106数量级，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系。
这种类型的磁性称为铁磁性。
（2）铁磁性物质只有在居里温度以下才具有铁磁性；在居里温度以上，由于受到晶体热运动的干扰，原子磁矩的定向排列被破坏，使得铁磁性消失，这时物质转变为顺磁性。
（3）特点A、磁性很强，通常所说的磁性材料主要是指这类物质。
B、磁滞现象。
磁性物质都具有保留其磁性的倾向，磁感应强度B/磁化强度的变化总是滞后于磁场强度H的变化的，这种现象称为磁滞现象。
在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。
按磁滞回线的不同，磁性物质又可分为硬磁材料、软磁材料和矩磁材料三种软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，对外磁场变化响应快，由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软磁性材料制成。
如软铁、硅钢、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体等。
硬磁材料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，难磁化也难退磁，可用来制造永磁体，如钴钢、铝镍钴合金、钕铁硼和钡铁氧体等。
C、自发磁化：铁磁性物质内的原子磁矩，通过相邻晶格结点原子的电子壳层的作用，克服热运动的无序效应，原子磁矩是按区域自发平行排列、有序取向，按不同的小区域分布，这种现象称为自发磁化。
未配对的3d电子壳层：Fe、Ni、Co、MnD 、磁畴自发磁化的小区域，称为磁畴。
各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。
E 、剩磁F 、磁饱和性G 、高导磁性2. 振动样品磁强计振动样品磁强计（VSM ）(Vibrating Sample Magnetometer)是一种磁性测量常用的仪器，在科研和生产中有着广泛的应用。
测量铁磁材料在直流磁场下的静态磁特性一、实验目的1.了解振动样品磁强计的结构、原理、功能和使用方法；2.用振动样品磁强计测量铁磁材料在直流磁场下的静态磁特性。
二、实验原理1.磁学基本知识铁磁材料：（1）铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率>0，而且数值大到10－106数量级，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系。
这种类型的磁性称为铁磁性。
（2）铁磁性物质只有在居里温度以下才具有铁磁性；在居里温度以上，由于受到晶体热运动的干扰，原子磁矩的定向排列被破坏，使得铁磁性消失，这时物质转变为顺磁性。
（3）特点A、磁性很强，通常所说的磁性材料主要是指这类物质。
B、磁滞现象。
磁性物质都具有保留其磁性的倾向，磁感应强度B/磁化强度的变化总是滞后于磁场强度H的变化的，这种现象称为磁滞现象。
在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。
按磁滞回线的不同，磁性物质又可分为硬磁材料、软磁材料和矩磁材料三种软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，对外磁场变化响应快，由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软磁性材料制成。
如软铁、硅钢、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体等。
硬磁材料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，难磁化也难退磁，可用来制造永磁体，如钴钢、铝镍钴合金、钕铁硼和钡铁氧体等。
C、自发磁化：铁磁性物质内的原子磁矩，通过相邻晶格结点原子的电子壳层的作用，克服热运动的无序效应，原子磁矩是按区域自发平行排列、有序取向，按不同的小区域分布，这种现象称为自发磁化。
未配对的3d电子壳层：Fe、Ni、Co、MnD 、磁畴自发磁化的小区域，称为磁畴。
各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。
E 、剩磁F 、磁饱和性G 、高导磁性2. 振动样品磁强计振动样品磁强计（VSM ）(Vibrating Sample Magnetometer)是一种磁性测量常用的仪器，在科研和生产中有着广泛的应用。
