2017年磁滞回线的测量[实验报告]

1、实验名称：使用示波器观察铁磁材料的动态磁滞回线扁平的分店全名学号班表号码教育厅基本教学楼1101实验日期2016年月日这个实验项目教材没有相应的内容，实验前请仔细阅读本实验报告！有计算器。否则不能按时完成实验！一、实验目的：1、掌握滞后、滞后回路、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩余磁和磁导率等概念。学习了用2，示波度量法映射基本磁化曲线和动态磁滞回线的方法。3、在特定频率下，铁磁材料的饱和磁感应强度Bs、残余磁Br和矫顽力Hc的值取决于磁滞回线。4、研究磁滞回线形状与频率的关系。比较不同材料的磁滞回线外观。二、实验设备1.双轨道示波器Dh4516c磁滞回线测量仪三、实验原理(a)铁磁材料的磁

2、滞现象铁磁物质除了高渗透率外，另一个重要的特征是歇斯底里。以下是歇斯底里的一些重要概念1、饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS和磁化曲线铁磁材料不磁化的话，h和b都为零。在铁磁材料中添加小磁化场后，铁磁材料内部的磁场强度H和磁感应强度B也一起增大，B-H变化曲线如图1(OS)曲线所示。达到s时，b几乎不随h的增加而增加，此时介质的磁化强度达到饱和。对应于s的HS称为饱和磁场强度，而对应的BS称为饱和磁感应强度。我们称曲线OS为磁性材料的磁化曲线。图1磁性材料的磁化曲线图2磁滞回线和磁化曲线2、滞环现象、残磁、矫顽力、滞环铁磁性磁化达到饱和时，h逐渐后退到0，b也逐渐减少，但b的减少是“跟不上”

3、h的减少(b落后于h)。也就是说，轨迹沿其他曲线Sb下降，而不是沿原始曲线SO下降。如果h下降到0，则b等于Br，而不是0。这意味着在铁磁材料中磁化场后退到0后，仍保持一定的磁性。这种现象称为磁滞现象，Br称为残余磁。要完全消除剩磁Br，需要在B=0时添加反磁场，其中磁场的值Hc为铁磁矫顽力。逆磁场持续增加，铁磁的磁化强度达到逆饱和。逆磁场减少到0，还出现残余磁现象。如果磁场继续向前或向后缓慢变化，磁化曲线将成为一条闭合曲线，称为磁滞回线，如图2所示。3、基本磁化曲线对于相同的铁磁材料，在启动时设置消磁状态，磁化电流I1、I2、。如果依次选择“in”，则相应的磁场强度为H1、H2、。用H3在每

4、个磁化电流中反复交换电流方向(称为磁运动)。也就是说，它的方向在每个选定磁场值中重复多次(例如，h1h1h1h1-h1-h1)。)这将在每个电流下创建一个磁滞回线，最后创建一组逐渐增加的磁滞回线。如图3所示，原点o和每个磁滞回路的顶点a1、a2、。连接到的曲线称为铁磁材料的基本磁化曲线。图3基本磁化曲线(b)用示波器观察铁磁材料动态磁滞回线测量原理1、示波器显示B-H曲线原理线从上述磁滞现象中可以看出，要观察磁介质的磁滞现象及其相应的物理量，就必须按照磁化过程测量材料内部的磁场强度和磁感应强度。因此，测量设备必须具有以下三个功能：提供使样品磁化的可调强度的磁场(磁化场)可以追踪与磁化场有一对一

5、对应关系的样品的磁感应强度可以定量显示样品的磁化过程。图4磁滞回线测量电路图图4是利用示波器测量铁磁材料动态磁滞回线的装置的示意图。首先，将正在测试的铁磁材料制成一个在线圈励磁线圈N1圈周围提供磁化场的圆形样品。线圈N2旋转在样品中以子线圈为中心测量，跟踪磁化场中具有一对一对应关系的样品的磁感应强度。示波器对磁化过程的定量显示。在图4中，将l设置为环形样品的平均磁路长度，在线圈N1中通过励磁电流I1时，如果该电流在样品内产生磁场，则磁场强度h的大小由安培环路定律：确定而且，即：I1R1两端电压U1为：U1=I1 R1=H (1)当电压U1输入到示波器x偏转板上时，可以通过(1)知道在示波器的任

6、何时刻电子束的x轴偏转与磁场强度h成正比。为了跟踪测量的样品内的磁感应强度b，如果在截面面积为s的样品中缠绕子线圈N2，则b可以在子线圈N2中通过磁通变化引起的感应电动势来测量。根据电磁感应定律：=-)B=-由于示波器仅接收电压，因此，为了获取与b相关联的电压值，辅助线圈中的电阻R2和容量c、电阻R2和容量c构成了一个集成电路。此时，=iR2 Uc(i是感应电流，Uc是集成电容双端电压)，R2和容量c相应地选择，R2将容量两端的电压Uc设置为：Uc=(2)当电压Uc输入示波器的y偏转板上时，可以通过(2)的方式知道在示波器的任何时刻，电子束的y轴偏转与样品的磁感应强度b成正比。这样，如果示波器

7、处于X-Y状态，Uc连接到X偏转板U1，Y偏转板，那么示波器屏幕将显示磁化过程。2、示波器校准要定量研究磁化曲线，磁滞回线，必须校准示波器。也就是说，确定示波器的x轴每个单元表示的h值(A/m)和y轴每个单元表示的B(T)的数量。示波器x偏转板UX，y偏转板UY是正确测量的，R1、R2、c都是已知标准组件时设置的Sx是示波器x轴的电压灵敏度，x是水平方向上的位移晶格数。SY是示波器y轴的电压灵敏度，y是垂直方向上的位移晶格数。以下选项之一：Ux=sxxUY=SYY (3)用(1)、(2)替换(3):H=(4)B=(5)四、实验内容(a)熟悉示波器，测量信号源输出信号周期1、实验前准备将动态磁滞

8、回线实验机频率输出调整为100Hz，适当幅度值。示波器处于测量信号波形状态，使示波器的亮度适当。调整x，y位移旋钮，使光点居中用标准信号校准示波器x，y轴灵敏度旋钮。(注：3个微调旋钮逆时针方向)在下图中，绘制信号源输出信号的波形并计算其周期。(b)显示并观察25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信号中两个采样的磁滞回线图1，准备实验1)验证布线是否正确连接，如图4所示2)逆时针调整旋钮，使信号输出最小化。3)示波器以X-Y方式工作。示波器x输入是测量取样电阻R1的电压u1的交流方法。示波器y输入以直流方式测量积分电容的电压Uc。(4)打开示波器和DH4516C动态磁滞回线实验装置的电

9、源，适当调整示波器亮度和x，y位移旋钮，使点居中。2、在两个样品的交流信号中显示和观察磁滞回线图(先测量样品1)(1)单调增加磁化电流。也就是说，将“振幅调整”旋钮沿顺时针方向慢慢调整，在示波器显示的磁化曲线上，b值慢慢增加，达到饱和。改变示波器的x，y轴灵敏度，调整R1，R2的大小，使示波器典型地显示美丽的磁滞回线图。(2)磁滞回线形式，与观察频率分别为25.0Hz、50.0Hz、100.0Hz、150.0Hz的磁滞回线形式不同(注：铁磁材料的磁化状态与磁化历史有关，因此磁滞回线与起始端的磁化状态有关。在观察每个频率上的磁滞回线之前，必须将振幅值降低到0。否则，观察没有意义。）3)更换样品2

10、，重复上述过程结论：1，(样本1)磁滞回线形状和信号频率关系：，即可从workspace页面中移除物件。2，(样本2)磁滞回线形状和信号频率关系：，即可从workspace页面中移除物件。3，样品1，样品2磁滞回线外观比较：，即可从workspace页面中移除物件。(c)样品1、2的矫顽力、饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS和磁滞回线测量(本实验装置使用交变电流，因此各状态经过充分的“磁运动”，随时可以得到磁滞回线。通过调整示波器的x，y轴灵敏度，调整R1，R2的大小，只要示波器显示出典型漂亮的磁滞回线图，就可以测量矫顽力、饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS。)，以获取详细信息在下图中，绘

11、制示例1的磁滞回线，并测量矫顽力HC、饱和磁感应强度BS和饱和磁场强度HS1、样品1测量数值记录表(信号源频率100Hz；R1=R2=Sx=Sy=)表1(参数L=0.130m，S=1.2410-4m2，N1=100T，N2=100T C=1.010-6F)序号1234567891011X/格点5.004.003.002.001.000-1.00-2.00-3.00-4.00-5.00H/(A/m)Y1/格点Y2/格点B1/mTB2/mT计算hs=；bs=；HC=2、示例1磁滞回线图形3、样品2测量数值记录表序号1234567891011X/格点5.004.003.002.001.000-1.00-2.00-3.00-400-5.00H/(A/m)Y1/格点Y2/格点B1/mTB2/mT表2(上述参数；信号源频率100hzR1=R2=Sx=Sy=)计算hs=；bs=；HC=4、样品2磁滞回线图形(d)样品的基本磁化曲线测量(选择样品1)回收样本，然后继续从0增加电流，记录每个磁滞回线顶点的b和h值。(基本磁化曲线不同于磁化曲线)表3样品1基本磁化曲线数据序号12345678910X/格点00.51.01.52.02.53.03.54.