為用棒狀樣品檢驗軟磁材料的磁性能參數而不考慮退磁場(chǎng)的影響,目前**的標準測量方法是磁導計法。在磁導計法中(參考標準IEC 60404-4:2000、GB 13012-2008),樣品通過(guò)與其兩端緊密接觸的軟磁材料做的磁軛構成閉合磁路,而被繞在磁軛(B類(lèi)磁導計法)或樣品上(A類(lèi)磁導計法)的通電流繞組進(jìn)行磁化,樣品的磁感應強度或磁化強度是用套在其上的線(xiàn)圈中感生電動(dòng)勢的積分用磁通計測量的。這樣,原來(lái)開(kāi)路條狀樣品中的退磁場(chǎng),由于其兩端的磁極的作用被在磁軛中感生的反號磁極抵消了大部分,致使退磁場(chǎng)的復雜影響忽略不計。與磁化繞組均勻繞在樣品上的環(huán)樣測磁相比,用磁導計可把*大磁場(chǎng)加大多倍,但是磁軛的有限磁阻以及在樣品兩端鄰域復雜的磁極分布未被考慮,仍將導致磁場(chǎng)沿樣品長(cháng)度的不均勻,同時(shí)不能用磁化電流,繞組匝數和磁路長(cháng)準確計算磁場(chǎng)。這樣,磁場(chǎng)的均勻性和測量成了各種磁導計設計中的主要問(wèn)題[1,2]。
雖然目前所有配置了磁導計做軟磁材料開(kāi)路樣品測量的設備都應該具有校準過(guò)的磁通計和磁場(chǎng)線(xiàn)圈,但多數仍然存在磁場(chǎng)測量不確定的問(wèn)題[3]。與此相關(guān),每當發(fā)現同一樣品有不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的磁導計測量的結果極為不同時(shí),總用磁通準確度、電流準確度和標定線(xiàn)圈的準確度去說(shuō)服用戶(hù),實(shí)際上磁導計本身可能存在的內稟誤差往往被忽略,甚至沒(méi)有人去關(guān)注。在無(wú)法判斷結果是否準確時(shí),不得不依靠單位之間的協(xié)商確定一個(gè)標準來(lái)統一數據。顯然,這種人為確定的標準是缺乏科學(xué)根據,因而至今不存在大家認可的國際標準和國家標準[4]。
原則上,棒狀樣品的真實(shí)磁性是可以用磁通計法測量的,即:只要樣品很長(cháng)并在更長(cháng)的通電流螺線(xiàn)管中磁化。在這種情況下,樣品中心的退磁場(chǎng)可以小到被忽略,磁場(chǎng)H才可以被由電流算出的外加場(chǎng)Ha**代替。但是這種方法從來(lái)未被用過(guò),因為被測出的性能隨樣品長(cháng)度增大而趨于真實(shí)磁性的速度非常慢,螺線(xiàn)管的加長(cháng)又要伴隨著(zhù)所施加功率的成比例增大,制備樣品和測試也很困難。
由華鳴儀器公司特聘磁測量有名專(zhuān)家陳篤行教授主持經(jīng)過(guò)近一年的研究,我公司發(fā)明了一種棒狀軟磁材料標準樣品測定方法和測試裝置。即通過(guò)對有限長(cháng)度的棒狀鐵磁樣品在螺線(xiàn)管中的測量,對獲得的原始MH曲線(xiàn)上每點(diǎn)進(jìn)行以微分磁化率為退磁因子的退磁修正,便可以獲得真實(shí)的磁化強度對磁場(chǎng)的關(guān)系曲線(xiàn),這時(shí)候才可以通過(guò)考核磁通準確度、電流準確度和標定線(xiàn)圈的準確度來(lái)解釋。并可將測試后獲得的具有準確磁性的長(cháng)樣品,無(wú)可爭議的用作**標準樣品,或將此樣品截短獲得二級標準樣品所使用。同時(shí)將滿(mǎn)足磁導計法測量結果的正誤鑒定,以改進(jìn)磁導計法測試的標準規范,有了可參考的這種標準樣品,目前嚴重存在的軟磁棒樣磁性測量結果不一致問(wèn)題,便可逐步得到解決。
該項目研究相關(guān)內容已經(jīng)申報發(fā)明**“鐵磁圓柱直流磁性能標準樣品測定方法、磁導計校正方法”一項,發(fā)表JMMM論文一篇,摘要錄入第十七屆國內磁學(xué)和磁性材料會(huì )議論文集一項并進(jìn)行大會(huì )交流;還有兩篇論文(中、英文刊物各投一篇)已經(jīng)通過(guò)審核。特別是**篇英文論文,將B類(lèi)磁導計測試法和螺線(xiàn)管磁通計退磁修正法在測試圓柱形棒狀樣品時(shí)達到**統一獲得國際磁測量專(zhuān)家的好評,稱(chēng)贊解決了軟磁材料測量中一個(gè)長(cháng)期懸而未決的問(wèn)題,論文強烈推薦發(fā)表,并評價(jià)它將對軟磁材料開(kāi)路測量獲得真實(shí)的M(H)磁特性曲線(xiàn)做出了寶貴的貢獻,其影響將是深遠的!
[1] Direct-current magnetic measurements for soft magnetic materials, ASTM 1970.
[2] ASTM A341/A341M Standard Test Method for Direct Current Magnetic Properties of Materials Using D-C Permeameters and the Ballistic Test Methods.
[3] B. D. Cullity C. D. Graham, Introduction to Magnetic Materials, 2nd Edition, IEEE Press, 2009.
[4] D.-X. Chen, E. Pardo, Y.-H. Zhu, L.-X. Xiang, J.-Q. Ding, J. Magn. Magn. Mater. 449 (2018) 447.