一、實驗目的
1. 通過實驗了解鐵磁材料基本磁化曲線測試的原理，熟悉磁鍛、去磁的過程，以及用數字磁通計測量磁通的方法，掌握用衝擊法測量鐵磁材料基本磁化曲線的方法；
2、通過實驗熟練掌握數字磁通計的使用方法。
二、磁性材料的靜態磁特性的測量原理
1.原理
磁性材料靜態磁特性的測試，主要包括基本磁化曲線和磁滯迴線及有關磁參量的測試。
靜態磁特性測量的基本原理式根據電磁感應原理，當磁化迴路中的磁化電流改變時，試樣中的磁通量隨之改變，在測量線圈兩端產生感應電動勢，根據衝擊檢流計偏轉和磁化電流確定試樣的直流磁性引數。
磁軛由高導磁材料製成，其截面積大於試樣截面積50倍。磁軛與試樣間的氣隙極小，因此磁軛與試樣構成的磁路中，可近似地認為磁勢全部降落在試樣上。根據磁路中的安培環路定律。
試樣中的磁場強度h為
1）式中l為試樣的有效長度。
根據電磁感應定理可知，當磁化電流增加時，試樣中的磁通量增加，則測試線圈w2中的磁通鏈增加，即。將使數字磁通計產生偏轉，其最大偏轉值。因此磁感應強度b的增量為：
2）式中s為試樣的截面積。
常用的測量裝置見圖1所示，圖中：
t～220——去磁用交流調壓器220/0~250v，500va；
a——監視去磁電流用的交流安培表，選用量程1a；
e——直流穩壓電源；
r 2——多檔可選電阻；
a.——磁軛。截面積為4900 mm2；
b.——試樣。截面積s=100mm2，試樣的有效長度l=230 mm；
w1——試樣的磁化繞組。2000匝（由紅色接線柱引出）；
w2——磁測試線圈。30匝（由黑色接線柱引出）；
ma——直流毫安表；
φ——數字磁通計，選用量程10mwb；
k1、k2、k3一雙刀雙向開關；
圖1 衝擊法測量鐵磁材料基本磁化曲線的原理圖
2.實驗裝置使用介紹
圖2 實驗裝置的面板圖
在實驗裝置圖2中，交流迴路已經接線完畢，無需使用者接線。只需將直流勵磁迴路按圖1接線即可。其中穩壓電源輸出控制在10v以內；滑線變阻器r2換用多當電阻選擇開關來代替，分為18檔，「on」為電阻接通、「off」為電阻短路（1檔電阻最小——電流最大，18檔電阻最大——電流最小，每次調節磁化電流時，只能有1個檔位的電阻置於on上）。
三、實驗內容與步驟
1. 基本磁化曲線的測量
（1）按圖1電路在實驗裝置上接線。注意：交流迴路已在裝置內部接好，無需使用者接線；
（2）退磁；
k1合向ac，將交流調壓器從0增大調節使監測用交流安培表迴路中的去磁電流不超過1a，再緩慢調節輸出至0v，以此對試樣進行退磁；
（3）調節磁化電流：
k3合向短路，k1合向dc，k2合向任一方。選擇多檔電阻選擇開關r2的檔位1在on上，其它檔位2～18均置於off上，調節磁化電流為某一確定的的值（磁化電流範圍從250ma～10ma）。
（4）磁鍛：
k1合向dc。把k2反覆合向「上」和「下」（），使試樣磁鍛迴圈在10次以上，最後k2合在「上」（對應圖3所示磁滯回線上a點）或「下」（對應圖3磁滯迴線所示上a1點）上。
（5）k3合向測量，把k2由「上」（或「下」）斷開（hm→0，a→b），同時讀出數字磁通計的讀數值，此時與成正比；
（6）數字磁通計復位清零穩定後，把k2從斷開位置合向「下」（或「上」）（0→－hm， b→a1），同時讀出數字磁通計的讀數值，此時與成正比；
（7）根據上述現象和測量結果；利用式（1）、（2）求出bm和hm以及μ的數值；
（8）分別選擇多檔電阻選擇按鈕r2的不同檔位2～18，調節磁化電流重複步驟（1）～（7），測出另一組bm、hm和值。要求最小值測量到10ma，共測量18組值，將結果分別填入表1，並繪出基本磁化曲線（bm～hm曲線）。
圖3 磁滯迴線
表1 基本磁化曲線的測試資料
四、報告要求
1．簡述磁材料靜態磁特性的測試原理；
2．填寫實驗資料**，根據測試基本磁化曲線的資料，畫出給定鐵磁材料基本磁化曲線、磁導率曲線，並求出相應最大磁導率μ；
3． 回答思考題。
五、思考題
1．在實驗過程中，若實驗步驟操作出錯，應重新哪些操作？
2．如何較為準確地找出最大磁導率μm的值？
3．根據電路中各引數和實驗要求，如何確定出應取的十八個電阻值，使測試點在基本磁化曲線上的均勻分布？
六、注意事項
1．實驗前，應根據鐵磁材料的磁性質，將實驗步驟中各開關前後動作的次序從道理上弄清楚，並熟練掌握；
2．電阻r2是測量過程中調節磁化電流的電阻。實驗時，為了確定最大磁化電流為250ma，應現將電阻r2置於1檔的on上，調節穩壓電源的輸出電壓，再改變電阻r2的各個檔位進行測量。
七、實驗裝置
1、磁軛及鐵磁材料試樣自製 1套 w1＝2000匝 w2＝30匝
2、實驗裝置自製 1套
3、數字磁通計 ht700 1臺
附錄：ht700型數字磁通計的操作方法
1． 開啟電源，led顯示器點亮，預熱5分鐘；
2． 按下測量按鍵，按下所需量程（若不能預先得知測量範圍，則應從高量程檔開始測量）；
3． 漂移調節：按下測量鍵後，led顯示器會出現數字，並從正向（或負向）方向一直增加（這是積分器漂移也被累加的緣故）。先將輸入端短路，用調零電位器對漂移進行調節，如數值變化慢則表示調節方向正確，否則需反向調節，直至數值變化相當慢（甚至不變），直至顯示為零。
4． 測量：
a． 積分資訊測量，按「復位」開關，輸入一次電壓脈衝訊號，看清該脈衝訊號被積分後的電壓讀數，隨即按復位鍵；
b． 峰值保持測量，按下「保持」鍵，按一下復位快關後，輸入一組需保持最大值的電壓脈衝訊號，該積分後的電壓最大值讀數即被保持，如需去掉原來讀數，則按「復位」開關，顯示即為零。
c． 在測量過程中進行漂移調節是必須的。
5． 讀數方法：
滿磁通量程時顯示為1000，如顯示不到1000說明沒有滿量程。例如：量程為10-2wb，而顯示900，則磁通量ψ＝0.9×10-2wb＝900×10-2wb。
電氣量的測量
一、 實驗目的：
1．學習交流電壓、電流和功率的測量方法；
2．了解電壓變送器、電流變送器的工作原理和使用方法；
3．對實驗裝置組成的測試系統進行電壓和電流的標定；
4．對給定的負載電壓和電流進行滿量程校驗，對給定的三個負載的有功功率進行測量。
二、 實驗原理：
1.交流電壓引數的測量
1.1 交流電壓的主要引數
1）瞬時值： t0為交流電的週期；
2）幅值：在乙個週期內t達到正的最大值稱為幅值。
3）平均值：
1）當有直流分量時，對純正弦交流電壓，平均值就等於該直流分量。當無直流分量時，平均值為零。在實用中是對u(t)的絕對值進行平均。所以：
4）有效值：交變電壓u(t)的均方根稱為有效值（又稱真有效值）。
1.2 交流電壓引數的測量方法
交流電壓引數的測量一般分傳統的儀表測量和計算機測量兩種方法。
採用傳統的交流電壓表測量，一般顯示值為被測電壓的有效值。根據儀表的工作特性，一般分為平均響應型和有效值響應型兩種。
● 平均響應型儀表是把被測電壓經平均值轉換電路變成與u(t)的平均值成正比的直流電壓，然後乘上特定的波形係數變換成被測電壓的有效值。此類儀表顯然只適用於特定的波形（一般為正弦波）的有效值測量。而對非正弦波，會因波形係數的變化而引起誤差。
● 有效值響應型電壓表是利用熱電變換或有效值檢波電路，將u(t)變換成與其有效值成正比的直流電壓，然後計算顯示。此類儀表不僅適用於測量正弦波，而且也適用於測量非正弦波。通常講的真有效值電壓表就是指此類儀表。
在交流電壓測量中，交流電壓的頻率f對儀表誤差的影響很大。保證儀表基本誤差的頻率範圍稱之為儀表的工作頻帶。
採用計算機測量交流電壓引數，由於能夠採集顯示被測訊號的完整波形，能同時測量各種引數，且準確度較高。這是傳統儀表無法比擬的。
1.3 計算機測量交流電壓引數的原理
1） 頻率的測量
頻率的測量是通過計算訊號的過零點來實現的。將採集到的被測訊號去掉直流分量，然後尋找其過零點，則得到訊號頻率為：
式中：pot_0為乙個週期的取樣點數，為取樣週期。
2） 有效值測量
根據有效值的定義式：
可得有效值的離散計算式：
式中，n為訊號在乙個整週期內的取樣點數。
3） 平均值測量
根據式（1）式，可得平均值的離散計算公式：
式中，n為訊號在乙個整週期內的取樣點數。
此外通過相應程式的編制，極易實現訊號峰值、交流分量的有效值、直流分量等引數的測量。
2. 功率的測量
2.1 變送器原理概述
變送器原理框圖如圖1所示。變送器的輸入訊號可以是電量的(如電壓、電流)，也可以是非電量的(如壓力、溫度)。其內部主要包含感測器、前置放大器及輸出電路三部分。
感測器將待測的非電量訊號轉換為電訊號，經前置放大器放大後，通過輸出電路轉換成1～5v標準電壓或4～20ma標準電流訊號。
圖1 變送器原理框圖
2.2 功率的測量
負載功率與電壓、電流的關係式為：
其中：、分別為交流電壓、電流的有效值，為有功功率，為電壓和電流的相位差。當負載為純阻性時，＝1。
可知，電流和電壓的有效值離散計算式分別為：
其中：n為電壓/電流訊號在乙個週期內的取樣點數，ik、uk分別為採集到的電壓、電流訊號在第k個時刻的取樣值。
則負載功率的離散計算式為：
其中：為有功功率，n訊號在整週期內的取樣點數。、分別為整週期內交流電壓、電流的取樣值。
3. 相位的測量
3.1 過零法測量原理
過零法即通過判斷兩同頻率訊號過零點時刻, 計算其時間差, 然後轉換為相應相位差。 這一過程可用圖2表示。
δφ=△t/t*360
圖2 過零法計算相位差的示意圖
其中: △t為過零點時差; t為訊號週期
在軟體實現時, 訊號被取樣離散化而用一組數表示, △t即與陣列元素的序號之差有關。 假設訊號1過零點對應陣列第i個元素, 訊號2的過零點對應其陣列第j個元素, 則有
δφ=(j-i)*t/t
磁性材料測量問題
磁材簡介及其測量檢測解決方案 一 概念 磁性材料，簡稱磁材，是古老而用途十分廣泛的功能材料，現代磁性材料已經廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達，應用於變壓器中的鐵心材料，作為儲存器使用的磁光碟，計算機用磁記錄軟盤等。可以說，磁材與資訊化 自動化 機電一體化 國防 國民經濟的方方面面緊密...
磁性材料的基本知識
一 磁學的發展及對相關引數的解析 磁性早在3000年前就已被關心，中國早就利用磁石製造出了司南，1820年丹麥物理學家奧斯特發現了電流磁效應，同年法國的物理學家安培證明了通電線圈和普通磁石一樣有吸引和排斥。到1831年，英國法拉第發現了電磁感應定律，後來麥克斯偉發展了法拉第的思想，建立了嚴密的電磁場...
鐵磁材料磁滯迴線和基本磁化曲線的測量
實驗26 鐵磁材料磁滯迴線和基本磁化曲線的測量 鐵磁性材料分為硬磁材料和軟磁材料。軟磁材料的矯頑力小於100a m，常用於電機 電力變壓器的鐵芯和電子儀器中各種頻率小型變壓器的鐵芯。鐵磁材料的磁化過程和退磁過程中磁感應強度和磁場強度是非線性變化的，磁滯迴線和基本磁化曲線是反映軟磁材料磁性的重要特性曲...