[實(shí)用新型]基于示波器和信號(hào)發(fā)生器的軟磁材料磁導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320628329.3
• 申請(qǐng)日: 2013-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN203465407U
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王三勝;張明吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/12
• 分類號(hào): G01R33/12
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，具體來說，是一種基于示波器和信號(hào)發(fā)生器的軟磁材料磁導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，用于環(huán)形軟磁材料磁導(dǎo)率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，軟磁材料在通信，航天，以及與民用相關(guān)的磁測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，典型應(yīng)用包括變壓器磁芯、無線通信核心電路的電感磁芯、用于衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整的磁力矩器以及具有極高靈敏度的磁通門傳感器磁芯。磁導(dǎo)率是研究以及應(yīng)用軟磁材料時(shí)人們關(guān)心的重要技術(shù)指標(biāo)之一。

根據(jù)磁性材料學(xué)基本理論，軟磁材料的磁導(dǎo)率不僅與樣品材料的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與樣品的幾何形狀，磁化歷史，所處環(huán)境溫度以及內(nèi)部應(yīng)力相關(guān)。磁導(dǎo)率測(cè)量一般是通過在一定形狀的被測(cè)樣品上繞制線圈，這樣被測(cè)樣品和線圈就形成了一個(gè)電感，通過測(cè)量該電感反演計(jì)算出軟磁材料的磁導(dǎo)率。典型方法包括LC諧振法，信號(hào)反射延時(shí)法和脈沖法測(cè)量。其中，LC諧振法通過LC振蕩電路測(cè)量諧振頻率從而反演電感測(cè)出材料磁導(dǎo)率；信號(hào)反射延時(shí)法通過測(cè)量激勵(lì)信號(hào)與感應(yīng)信號(hào)的延時(shí)（相位）計(jì)算電感從而測(cè)量樣品磁導(dǎo)率；脈沖法通過脈沖電流激勵(lì)，測(cè)量感應(yīng)線圈的二次感應(yīng)電流強(qiáng)度反演電感，計(jì)算樣品磁導(dǎo)率。以上測(cè)量裝置往往需要復(fù)雜的測(cè)量裝置和測(cè)量流程。

目前使用專用儀器諸如Agilent4365阻抗分析儀及相應(yīng)夾具（16454A）的磁導(dǎo)率測(cè)量方法也是基于上述原理，但上述裝置的成本極其昂貴，一般阻抗分析儀的價(jià)格在十到二十萬元不等。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單的基于示波器和信號(hào)發(fā)生器的軟磁材料磁導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，適用于測(cè)量精度要求低于10%的環(huán)形樣品測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

一種基于示波器和信號(hào)發(fā)生器的軟磁材料磁導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括樣品架、勵(lì)磁線圈、感應(yīng)線圈、信號(hào)發(fā)生器、采樣電阻與示波器；其中：樣品架上設(shè)置有環(huán)形待測(cè)軟磁材料；環(huán)狀被測(cè)環(huán)形軟磁材料上繞制有匝勵(lì)磁線圈與感應(yīng)線圈；所述信號(hào)發(fā)生器與勵(lì)磁線圈間串聯(lián)，構(gòu)成勵(lì)磁回路；勵(lì)磁回路上串聯(lián)有采樣電阻；所述示波器的測(cè)量端A與采樣電阻兩端相連，測(cè)量端B與感應(yīng)線圈兩端相連，形成感應(yīng)回路。由此，根據(jù)采樣電阻電壓和感應(yīng)線圈電壓，通過安培環(huán)路定理和法拉第電磁感應(yīng)定律可得到被測(cè)軟磁材料磁導(dǎo)率。

本發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn)為：

1、本實(shí)用新型軟磁材料磁導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低（不到五千元）、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快，適用于測(cè)量精度要求低于10%的環(huán)形軟磁材料測(cè)量實(shí)驗(yàn)；

2、本實(shí)用新型軟磁材料磁導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，豐富了物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高參與實(shí)驗(yàn)學(xué)生的理論和動(dòng)手能力。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-樣品架??????2-勵(lì)磁線圈??3-感應(yīng)線圈

4-信號(hào)發(fā)生器??5-采樣電阻??6-示波器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型軟磁材料磁導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括樣品架1、勵(lì)磁線圈2、感應(yīng)線圈3、信號(hào)發(fā)生器4、采樣電阻5與示波器6。

其中，樣品架1采用水平可調(diào)的印制電路板，既可以使用PCB工藝完成電路連接，也可以利用印制電路板的無磁性和較好的機(jī)械結(jié)構(gòu)性能對(duì)環(huán)形被測(cè)軟磁材料進(jìn)行測(cè)量和固定；樣品架1上表面用來設(shè)置環(huán)狀被測(cè)環(huán)形軟磁材料。環(huán)狀被測(cè)環(huán)形軟磁材料上繞制有10～100匝勵(lì)磁線圈2與感應(yīng)線圈3。

信號(hào)發(fā)生器4與勵(lì)磁線圈2間串聯(lián)，構(gòu)成勵(lì)磁回路；信號(hào)發(fā)生器4用來向勵(lì)磁線圈2上施加特定頻率的勵(lì)磁電壓。本實(shí)用新型中信號(hào)發(fā)生器4可產(chǎn)生正弦信號(hào)，正弦信號(hào)的峰值在0～20V內(nèi)可調(diào)，頻率在10～100K內(nèi)可調(diào)。

采樣電阻5串聯(lián)在勵(lì)磁回路上，用于間接地測(cè)量勵(lì)磁線圈2中的電流。本實(shí)用新型中采樣電阻5的精度等級(jí)為千分之一，采樣電阻5阻值取值范圍為0.1～10歐姆，優(yōu)選為為2歐姆。

示波器6的測(cè)量端A與采樣電阻5兩端相連，用于測(cè)量采樣電阻5上電壓；測(cè)量端B與感應(yīng)線圈3兩端相連，形成感應(yīng)回路，用來測(cè)量感應(yīng)線圈3電壓；本實(shí)用新型中采用ADS1202示波器6，具有X-Y工作模式，且具有至少2個(gè)信號(hào)測(cè)量通道，可以實(shí)現(xiàn)X-Y模式顯示，由此通過示波器6將測(cè)得的采樣電阻5電壓和感應(yīng)線圈3電壓通過X-Y顯示模式在示波器6屏幕上進(jìn)行顯示。由此，根據(jù)采樣電阻5電壓和感應(yīng)線圈3電壓，通過安培環(huán)路定理和法拉第電磁感應(yīng)定律可得到被測(cè)軟磁材料磁導(dǎo)率，具體為：

在勵(lì)磁回路中，根據(jù)安培環(huán)路定理，穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿任何閉合路徑L的線積分，等于該閉合路徑所包圍的各個(gè)電流（i為電流個(gè)數(shù)）個(gè)數(shù)的代數(shù)和，即：

（1）