磁滞回线数据处理2013

磁滞回线的测量实验报告一、实验目的1.了解磁滞回线的概念和特点；2.学习使用霍尔传感器测量磁场强度；3.掌握利用实验数据绘制磁滞回线的方法。

二、实验仪器和材料仪器：霍尔元件、磁力计、示波器、直流电源；材料：螺线管、磁铁、导线、万用表。

三、实验原理磁滞回线是磁化物质在外磁场作用下，磁感应强度与磁场强度之间的关系曲线。

当外磁场强度H由小到大变化时，磁感应强度B不仅不是单调变化的，而且在H改变方向时，B经过零点有回弹现象。

这种B-H的关系曲线即为磁滞回线。

磁滞回线可以揭示磁材料的磁化、变磁和反磁过程中的磁场调整以及应力状态等内部状况，对于磁性材料的性能评价具有重要的意义。

四、实验步骤1.准备工作：搭建实验电路，连接霍尔元件、示波器和直流电源；2.将磁力计放置在霍尔元件附近并调整合适的位置；3.施加一定外磁场强度H，并记录示波器上测得的霍尔输出电压UH 与电流电压表测得的霍尔电流IH的数值；4.改变外磁场强度的大小和方向，重复第三步，直到完成一次完整的磁滞回线的测量；5.将测得的磁场强度H和磁感应强度B的数据进行整理。

五、实验注意事项1.实验过程中需保持实验环境的稳定和安静；2.实验中需注意安全，避免磁铁和螺线管等物品的碰撞和意外伤害；3.在调整霍尔元件和磁力计位置时，需保证测量准确性和稳定性；4.测量数据需及时记录并整理，以免丢失。

六、实验结果及数据处理根据实验步骤记录的UH、IH数据，可以得到对应的磁感应强度B和磁场强度H的测量结果。

整理数据后，可以将B-H数据绘制成磁滞回线图。

七、实验结果分析通过实验数据的分析，可以得到磁滞回线的面积、对称性、磁饱和状态等信息。

此外，对于不同材料的磁滞回线，还可以比较其形状和性能差异。

八、实验总结通过本次实验，我们了解了磁滞回线的概念和特点，学习并掌握了使用霍尔传感器测量磁场强度的方法，熟悉了利用实验数据绘制磁滞回线的步骤和技巧。

此外，我们还通过实验结果对不同材料的磁滞回线进行了分析比较，深入了解了磁材料的性能差异和应用前景。

霍尔法测磁滞回线一、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。

三、实验内容与步骤㈠实验原理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/lN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。

0引言太阳磁暴、直流输电单极运行等因素可能引起变压器及电流互感器中性点的直流偏磁。

直流偏磁会导致变压器铁心温升增加、噪声和振动增加，危及变压器的安全运行。

直流偏磁也会加速保护用CT的饱和，偏磁电流越大CT饱和越快，严重时将导致保护误动。

另外，直流偏磁会使计量用CT的角差和比差增大，导致计量结果失真［1-2］。

关于直流偏磁对变压器和互感器造成危害的事例，在国内外已有多起，引起了电力和制造部门的高度重视。

研究直流偏磁对变压器和互感器影响的主要电磁暂态仿真方法包括：EMTP/ATP电磁暂态仿真软件、MATLAB的PSB工具箱软件［4-5］、基于Preisach理论的电磁仿真方法［6-7］。

以上仿真方法需要一个共同的输入参数：铁磁材料的极限磁滞回线。

但经过课题组调研发现，铁磁材料厂家一般不直接提供极限磁滞回线数据，所以只能通过励磁实验来获取铁芯材料的极限磁滞回线数据。

常用的磁滞回线测量方法有示波器法、冲击电流计法［8-12］，但公开文献大多只是给出了磁滞回线的测量原理，没有给出得到极限回线所涉及的方案设计和实际测量时的细节问题，例如，如何解决直接对电流互感器铁芯进行测量所需要的高压励磁问题。

铁芯极限磁滞回线低压测试系统崔恒志1，蔡霁霖2，黄奇峰1，王忠东1，卢树峰1，杨世海1，周赣2（1.江苏省电力公司电力科学研究院，南京211103；2.东南大学电气工程学院，南京210096）摘要：铁芯极限磁滞回线是电力电流互感器仿真的基本参数，电力电流互感器的尺寸较大，直接测量需要高压励磁。

为了能够在电气实验室中利用常用设备测量铁芯极限磁滞回线，文章研究一种铁芯极限磁滞回线的低压测试系统，详细提出了测试系统的结构、定制铁芯的设计流程、测试步骤及测试数据的处理方法。

通过两组实验验证了该测试系统的可行性和先进性。

实验结果表明，利用该系统能够在150V以下的低压以及10A以下的小电流条件下精确地测量铁芯材料的极限磁滞回线。

实验报告（示例）【实验名称】铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线【实验目的】1、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽力、剩磁和磁导率的理解。

2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和磁滞回线。

3、根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc 的数值。

4、研究不同频率下动态磁滞回线的区别，并确定某一频率下的磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc数值。

5、改变不同的磁性材料，比较磁滞回线形状的变化。

【实验仪器】实验使用的仪器由测试样品、功率信号源、可调标准电阻、标准电容和接口电路等组成。

测试样品有两种，一种是圆形罗兰环，材料是锰锌功率铁氧体，磁滞损耗较小；另一种是EI型硅钢片，磁滞损耗较大些。

信号源的频率在20～200Hz 间可调；可调标准电阻R1的调节范围为0.1～11Ω；R2的调节范围为1～110kΩ；标准电容有0.1μF～11μF可选。

实验样品的参数如下：样品1：平均磁路长度L=0.130m，铁芯实验样品截面积S=1.24×10-4m2，线圈匝数：N1=150T，N2=150T；N3=150T。

样品2：平均磁路长度L=0.075m，铁芯实验样品截面积S=1.20×10-4m2，线圈匝数：N1=150T，N2=150T；N3=150T。

【实验原理】1、磁化曲线此处说明什么是磁化曲线，什么是起始磁化曲线2、磁滞回线此处图示说明以下几个概念：起始磁化曲线，磁滞回线，退磁曲线，剩磁，矫顽力，磁滞现象，极限磁滞回线，基本磁化曲线，磁锻炼3、示波器显示B—H曲线的原理此处图示说明以下概念与公式：图1 B —H 曲线的原理图加在示波器X 端和Y 端的U X 和U Y ，各参数的意义H U N LR X 11=B CR SN U Y 22=3、示波器相关旋钮的功能与操作步骤及H-X 、B-Y 的关系式 此处说明示波器相关旋钮的功能与操作步骤及H-X 、B-Y 的关系式中各参数的含义【实验内容】1、显示和观察2种样品在25Hz 、50Hz 、100Hz 、150Hz 交流信号下的磁滞回线图形。

姓名：易常瑞 学号： 5502211043 班级： 应用物理学11班 班级编号：s008 实验时间：第十周星期三13：00座位号：8 教师编号：T042五、数据处理基本磁化曲线与μ—H 曲线(R 1=3Ω)μ—H 曲线¦ج/(H /m )H/(A/m)姓名：易常瑞学号： 5502211043 班级：应用物理学11班班级编号：s008 实验时间：第十周星期三13：00座位号：8 教师编号：T042基本磁化曲线磁滞回线(U=1.0v, R1=2.5Ω)姓名：易常瑞学号： 5502211043 班级：应用物理学11班班级编号：s008 实验时间：第十周星期三13：00座位号：8 教师编号：T042磁滞回线由磁滞回线所谓的面积可知，磁滞损耗为[HB]=2.7（T•A/m）饱和磁感应强度B s=1.273333333(T)矫顽力H D=115.3333333(A/m)剩磁R r=0.366666667(T)相关已知量：N=50，L=60mmn=150，s=80mm2，c1=c2=20μF，R2=10kΩ相关公式：H=NR1LU1，B=c2R2nsU2六、误差分析本实验的最大误差可能就来源于我的读数，因为本来是以大格为标准读的，而我以小格为标准读，因为所要读的点本来就比较大，如果再读的那么精确的话，反而会使误差增大，看一下我所画出来的磁滞回线就知道了，并不是那么圆滑。

还有一个误差就是第一个表格，因为很多的电压和电阻情况下都无法将所有的一组数据记录完整，因此为了达到这个目的，必须将初始值的图像调得非常小，这就带来了读数误差，再一个就是后面几个数据由于图像并不是很好而带来误差。

因此，在测量时，应适当改变横向或纵向电压，已达到获得较好读数的目的。

姓名：易常瑞学号： 5502211043 班级：应用物理学11班班级编号：s008 实验时间：第十周星期三13：00座位号：8 教师编号：T042七、实验总结我认为此实验我做的比较草率，是因为电工实习的事。

实验43 用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线铁磁材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用各种特性的铁磁材料.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），他们除了具有高的磁导率外，另一重要的磁性特点就是磁滞.铁磁材料的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.根据磁滞回线的不同，可将铁磁材料分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽磁力Hc的大小不同.硬磁材料的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力大（大于102A/m），因而磁化后，其磁感应强度可长久保持，适宜做永久磁铁.软磁材料的磁滞回线窄，矫顽磁力Hc一般小于102A/m，但其磁导率和饱和磁感强度大，容易磁化和去磁，故广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门.本实验通过示波器来观测不同磁性材料的磁滞回线和基本磁化曲线，以加深对材料磁特性的认识.【实验目的】1. 掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽力、剩磁和磁导率的理解.2. 学会用示波器法观测基本磁化曲线和磁滞回线.3.根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度B s、剩磁B r和矫顽力H c的数值.4.研究不同频率下动态磁滞回线的区别.5.观测不同磁性材料的磁滞回线，比较磁滞回线的变化.【实验仪器】DH4516N型动态磁滞回线测试仪，示波器.【实验原理】1.磁化曲线如果在电流产生的磁场中放入铁磁物质，则磁场将明显增强，此时铁磁物质中的磁感应强度比单纯由电流产生的磁感应强度增大百倍，甚至在千倍以上.铁磁物质内部的磁场强度H与磁感应强度B有如下的关系：B=μH1对于铁磁物质而言，磁导率μ并非常数，而是随H 的变化而改变的物理量，即μ=ƒ（H ），为非线性函数， 所以B 与H 也是非线性关系，如图9-1所示.铁磁材料未被磁化时的状态称为去磁状态，此时磁场强度和磁感应强度均为零.随着磁场强度H 的增加，磁感应强度B 也随之增加.当H 增加到一定值（H s ）后，B 几乎不再随H 的增加而增加，说明磁化已达饱和，从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线称为材料的起始磁化曲线，如图9-1中的oa 曲线.图 9-1 磁化曲线和μ～H 曲线2.磁滞回线当铁磁材料的磁化达到饱和之后，如果将磁化场减少，磁感应强度B 也随之减少，但其减少的过程并不沿着磁化时的oa 段退回，而且当磁化场撤消，H =0时，铁磁材料仍然保持一定的磁性，此时的B 称为剩磁（剩余磁感应强度），用B r 表示，如图9-2所示.图9-2 起始磁化曲线与磁滞回线若要使被磁化的铁磁材料完全退磁，必须加上一个反向磁场并逐步增大.当反向磁场强度增加到H =-H c 时（图9-2上的c 点），磁感应强度B =0，达到退磁.图9-2中的的bc段曲线为退磁曲线，H c为矫顽磁力.继续增加反向磁场，铁磁材料将沿反向被磁化，达到反向饱和.如果减小反向磁场强度至0，同样出现剩磁现象，再正向增加磁场强度，得到图9-2所示的封闭曲线abcdefa，称为铁磁材料的磁滞回线.这种B的变化始终落后于H的变化的现象，称为磁滞现象. 实验表明，经过多次反复磁化后，铁磁材料达到稳定的磁化状态，B-H的量值关系形成一个稳定的闭合的“磁滞回线”，通常以这条曲线来表示该材料的磁化性质.这种反复磁化的过程称为“磁锻炼”. 本实验使用交变电流，所以每个状态都是经过充分的“磁锻炼”，随时可以获得稳定的磁滞回线.当从初始状态（H = 0，B = 0）开始周期性地改变磁场强度的幅值时，在磁场由弱到强单调增加过程中，可以得到面积由小到大的一簇磁滞回线，如图9-3所示.其中最大面积的磁滞回线称为极限磁滞回线.把图9-3中原点O和各个磁滞回线的顶点a1,a2，…a所连成的曲线，称为铁磁性材料的基本磁化曲线.不同的铁磁材料其基本磁化曲线是不相同的.在测量基本磁化曲线时，每个磁化状态都要经过充分的“磁锻炼” .否则，得到的B-H 曲线即为开始介绍的起始磁化曲线，两者不可混淆.由于铁磁材料磁化过程的不可逆性及具有剩磁的特点，在测定磁化曲线和磁滞回线时，必须将铁磁材料预先退磁，消除样品中的剩余磁性，以保证外加磁场H = 0时，B = 0.在理论上，要消除剩磁B r，只需通一反向励磁电流，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽磁力即可.实际上，矫顽磁力的大小通常并不知道，因而无法确定退磁电流的大小.我们从磁滞回线得到启示，如果使铁磁材料磁化达到磁饱和，然后不断改变励磁电流的方向（如采用交变电流），与此同时逐渐减小励磁电流，直到为零.则该材料的磁化过程就是一连串逐渐缩小而最终趋于原点的环状曲线，如图9-4所示.当H减小到零时，B亦同时降为零，达到完全退磁.图 9-3 图 9-4233.示波器法观测磁滞回线原理用示波器测量B —H 曲线的实验线路如图9-5所示.图 9-5 示波器法观测磁滞回线原理电路图在圆环状磁性样品上绕有励磁线圈N 1匝（原线圈）和测量线圈N 2 匝（次线圈），当N 1 通以交变电流i 1 时，样品内将产生磁场，其磁力线在罗兰环内呈闭合回路.根据安培环路定律有:11H L i N = （9-1） 式中L 为的环状样品的平均磁路长度.R 1两端的电压U R 1为：111R LR U H N = （9-2） 上式表明磁场强度H 与U R 1成正比，将R 1两端的电压送到示波器的X 输入端，即1X R U U =，则示波器X 方向偏转量的大小反映了磁场强度H 的大小.为了测量磁感应强度B ，在次级线圈N 2上串联一个电阻R 2与电容C 构成一个回路，同时R 2与C 又构成一个积分电路.线圈N 1中交变磁场H 在铁磁材料中产生交变的磁感应强度B ，因此在线圈N 2中产生感应电动势，其大小为：22d dB N S dt dtεΦ== （9-3） 式中S 为线圈N 2的横截面积.R 2C 积分电路中的电流为：2i =（9-4）4式中ω为电源的角频率.若R 2和C 都选择的足够大，使21R Cω ，则： 222i R ε≈（9-5） 电容C 两端的电压为:2221C N S Q U i dt B C C CR ===∫ (9-6) 将电容C 两端电压送至示波器的Y 轴输入端，即Y C U U =，则示波器Y 方向偏转量的大小反映了磁感应强度B 的大小.可见，只要通过示波器测出U X 、 U Y 的大小，即可得到相应的H 和B 值.这样，磁化电流变化一个周期，示波器的电子束径迹将描出一条完整的磁滞回线.以后每个周期都重复此过程，在示波器荧光屏上即可看到一稳定的磁滞回线图形.如果由小到大调节信号发生器的输出电压，则能在荧光屏上观察到由小到大扩展的磁滞回线图形，如果逐次记录其正顶点的坐标，并在座标纸上把它连成光滑的曲线，就得到样品的基本磁化曲线.【实验内容与步骤】1．实验前先熟悉实验仪器的构成.本实验所用DH4516N 型动态磁滞回线测试仪由测试样品、功率信号源、可调标准电阻、标准电容和接口电路等组成.仪器面板如图9-6所示.测试样品有两种，一种是圆形罗兰环，材料是锰锌功率铁氧体，磁滞损耗较小；另一种是EI 型硅钢片，磁滞损耗较大些.信号源的频率在20～200Hz 间可调；可调标准电阻R 1、R 2均为无感交流电阻，R 1的调节范围为0.1～11Ω；R 2的调节范围为1～110k Ω。

物理实验报告铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线一、实验原理铁磁材料在磁场的作用下会发生磁化现象，而磁化程度随着磁场强度的变化而发生变化。

在一定的磁场范围内，铁磁材料的磁化程度与磁场的强度之间存在着一种函数关系，成为基本磁化曲线。

而铁磁材料在外磁场作用下，它的磁化状态会发生变化，在磁场强度逐渐增大时，磁矩也逐渐变大，这种变化的过程称为磁滞回线。

本实验旨在通过使用霍尔效应仪器和实验方法，实现对铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测定，探讨磁滞回线和基本磁化曲线之间的关系，并对实验结果进行分析和讨论。

二、实验装置实验仪器主要包括霍尔效应电路、锁相放大器、磁力计、线圈等实验器材。

三、实验步骤1、首先将磁力计放置在霍尔效应电路的输出端，然后将电路连接好。

2、在运行实验之前，需要先将霍尔效应电路进行调零操作，以保证实验的精度。

3、在调零之后，需要将待测物品即铁磁材料放置在磁力计的测量端。

4、接下来，可以利用锁相放大器对磁力计的输出信号进行检测，并进行相应的数据采集和处理。

5、在不同磁场强度下，可以对待测物品的磁化状态进行测量和记录，并记录相应的数据。

6、最终，可以将所得数据绘制成磁滞回线和基本磁化曲线图形，并对实验结果进行分析和讨论。

四、实验结果通过对铁磁材料的实验测量和数据处理，可以得到所得到的磁滞回线和基本磁化曲线图形如下：[图1] 铁磁材料的磁滞回线根据实验结果可知，铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线之间存在着一定的关系，当外磁场逐渐增大时，铁磁材料的磁矩也逐渐增大，并随着磁场的逐渐增大而逐渐达到饱和状态。

当外磁场逐渐减小时，铁磁材料的磁矩也逐渐减小，并在磁场降低到一定程度时达到磁剩余状态。

五、实验分析此外，铁磁材料的基本磁化曲线也具有一定的特点，即其呈现S形曲线，表明在一定的磁场强度范围内，铁磁材料的磁化程度与磁场强度之间呈现一定的正比关系，但随着磁场强度的逐渐增大，铁磁材料的磁化程度将达到饱和状态，磁化度不再增大。

磁滞回线[引言]磁性材料应用很广，从常用的永久磁铁、变压器铁芯、到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用。

磁滞回线和磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。

用示波器法测量铁磁处理的磁特性是磁测量的基本方法之一，它具有直观、方便、迅速以及能够在不同的磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）测量的优点，适用于一般工厂快速检测和对成品进行分类。

通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁化曲线和磁滞回线的基本测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。

[实验目的]1.掌握用感应法测量磁参量的原理、方法和技术2.了解应力、样品形状、测量频率等因素对磁性的影响3.了解交流磁化曲线的定义和测试方法[实验内容]1.观测样品形状对磁化的影响2.观测应力对磁滞回线的影响，估算磁致伸缩系数3.观测磁滞回线随外加磁场的变化，作换向磁化曲线4.观测磁滞损耗功率随磁场频率的变化[实验原理]一．原理及仪器结构磁滞回线是表达铁磁材料在磁场下磁化和反磁化行为，即描述磁感应强度(B)或磁化强度(M)与外加磁场强度(H)关系的闭合曲线，反映材料的基本磁特性，是M S应用磁性材料的基本依据。

图1是直流磁场下的磁化曲线和磁滞回线。

图中标出了磁性材料的三个重要参数Mr(Br)、Hc、Ms (饱和磁化强度，即当磁化到饱和时M的值)。

在交变磁场中表现出的磁特性—交流磁特性或称动态磁特性和在直流场下的磁特性— 静态磁性有很大不同。

它不仅与材料本征特性有关，而且与测试频率、磁场波形等测试条件有关。

图2表示在相同频率下外磁场幅值大小对磁滞回线的影响。

随磁场变化，磁滞回线大小、形状都在变化。

连接各回线的幅值（图中的Hm 、Bm ）点得到一条通过原点的曲线，称换向磁化曲线或交流磁化曲线。

由图3可以看到，频率对磁滞回线形状有很大影响，矫顽力（H C ）随频率增大而增大。

感应法是一种最基本和常用的磁参量测量方法。

依据法拉第电磁感应定律，在环绕试样的探测线圈内的感应电动势与其中磁通量随时间的变化率成正比，即为dtdB S N ⋅⋅-=ε （1） 其中N 为探测线圈的匝数，S 为样品的截面积，根据（1）式，将试样放在变化的磁场内磁化，则在探测线圈内有与dtdB 成正比的电动势产生。