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1、软磁环磁滞回线测量中的定标
2、第1内容加载中...摘 要：介绍了磁滞回线测量中的定标方法,与标样参数进行对比,分析了误差。给出了磁滞回线测量原理,并对传统的测量电路进行了改进。关键词：磁滞回线功率放大器定标 随着电子信息产业的发展,与其密切相关的软磁材料及其性能测量引起了人们的高度重视。软磁材料绝大多数都用作工作在动态磁化条件下的磁性器件[1],如开关电源变压器磁芯、回扫变压器磁芯、滤波器磁芯等。磁性产品性能的好坏主要取决于作为导磁材料的磁心的性能[2]。因此设计者迫切需要知道软磁材料在实际应用条件下的磁性能
3、。而磁滞回线包含了体现磁材料性能的参数,如矫顽力、剩磁等,有了这些参数才能进行最佳的设计。由于交流磁滞回线的形状受多种因素的影响,定量测量交流磁参量涉及到复杂的原理和计算,所以测量结果存在一定的误差。本文将着重叙述获取参数的原理和方法,并作出误差分析。500)this.style.ouseg(this)">图1磁滞回线测量原理1测量原理 测量动态回线的方法很多,经常使用的有示波器法、铁磁仪法和采样法等[3]。这里介绍示波器法。此方法就是利用一般阴极射线示波器直接显示交流回线,由于简单可靠,在工业测量中有着广
4、泛的应用。这些方法的测量原理都是相同的,具体如图1所示[4]。图1中,N1和N2分别为样品的磁化线圈和测量线圈的匝数;R1为串入样品初级线圈回路的小电阻;e2为样品测量线圈上的感应电压;ur1为小电阻R1上因磁化电流通过而产生的电压。感应电压e2与磁感应强度B的关系为: 500)this.style.ouseg(this)"> 式(1)中,S为标准磁环的面积。在图1中,电压降ur1与磁场强度H的关系可用下式表示: 500)this.style.ouseg(this)"> 式(2)中,l为平均磁路长度,
5、对于环行样品,500)this.style.ouseg(this)">为磁环的平均直径。 线路里R、C和运放构成了R-C积分器,当R、C取值适当,即500)this.style.ouseg(this)">时,可得积分器的输出值为: 500)this.style.ouseg(this)"> 因为电路为反相积分器,所以为了反映正相的B,在积分器前加了反相器。由式(2)、(3)可以看出,电压ur1和uy分别正比于H和B。这样就会在示波器屏幕上显示出B=f(H)回线。 磁滞回线测量的原理如上所述,而实验中得到
6、的曲线存在两大不足:一是回线不清楚,B曲线和H曲线均有失真,原因是反相器和积分器不理想,如漂移、自激等都会影响曲线的质量;二是由于信号发生器输出信号功率小,激励电流小,小磁环很难达到饱和,几乎得不到高频磁滞回线。为此需进行以下改进得到高频磁滞回线。500)this.style.ouseg(this)">图2改进后的测量电路2测量电路的改进 图2为改进后的测量电路,采用了TDA2006功率放大器作功率输出级,从而得到高频输入信号,增大激励电流,使磁环达到饱和。TDA2006的特点是通频带宽、高频特性好、噪声小
7、、失真系数小。片内设置了各种保护电路,对电流浪涌、过压和负载短路等异常情况都有较强的适应性,应用方便,可以获得大的不失真功率。达到的性能指标如下: (1)频率响应范围50Hz～100kHz,±3dB (2)闭环增益:30dB;开环增益:75dB (3)谐波失真(1kHz时):0.1%(8nZn铁氧体磁环的重要参数剩磁Br和矫顽力Hc。将测量的结果与使用日本岩崎通信有限公司生产的SY-8232交流B-H分析仪所得的测量结果进行比较。该测试是委托信息产业部磁性产品质量监督检验中心完成的。SY-8232的测试
8、结果为:Br=147.45mT,Hc=16.078A/m。误差分别为:σBr=(147.45-145.73)/147.45=1.2%,σHc=(16.078-15.675)/15.675=2.5%。示波器法测量磁滞回线参数的误差一般小于7%[8],该测试结果的误差在这个范围之内。为了进一步提高测量的精度,改善测量系统的性能,有必要分析一下可能引起测量误差的各种因素。对于本测试电路来说主要有以下几点: (1)样品形状参数的影响 样品的形状、尺寸也会对动态磁参数有所影响[7],本文采用的是环行样品。平均磁路l
9、=2π(D内+D外)/2,环中的平均磁场强度为: 500)this.style.ouseg(this)"> (2)积分器的影响 积分器是用运算放大器实现的,理想化的集成运放应具有无限大的差模输入阻抗、趋于零的输出阻抗、无限大的共模抑制比、无限大的频带宽度以及趋于零的失调和漂移[10]。实际上集成运放不可能具有上述理想特性。另外,积分电阻和电容也不是纯电阻和电容,有一定的分布参数,一般表达式为:
