2015年11月由中国计量科学院磁测量专家瞿清昌先**起，华鸣仪器相关科研人员展开对软磁材料直流磁性能测量进行深度的研究。针对目前国内外相关设备存在的不足，提出了“软磁材料基本磁滞回线”这一全新的概念，并研究出相关的测量装置，2016年3月申报**进行保护。
磁性材料是二战后对科技进步和经济社会发展仅次于半导体的，*具贡献的功能材料。软磁材料是磁性材料工业的重要组成部分。软磁材料磁性参数及其测量是保证其制成的产品(主要是电子产品)质量、指导研究与发展新型材料的关键。
磁性参数*基本的参数都是定义在磁滞回线上，所以通常的磁性测量就是磁滞回线的测绘。目前，这种测绘通常采用磁场扫描法，被测样品（通常是一个环形样品）上绕制两个线圈，其中一个通入励磁电流产生扫描磁场H(t)，称为励磁线圈，另一个收集样品磁通变化引起的感应电压，称为测量线圈，其感应电压通过积分运算获得相应的磁感应强度响应函数B(t)，B(t)与H(t)的关系函数即为磁滞回线，样品的磁性参数都定义在磁滞回线上。由于样品在磁化过程中涡流对磁化的作用，测量到的磁滞回线受到磁化频率和磁场波形（谐波）的影响，而产生畸变。从而使测量结果失去**性，**性是磁性材料测量结果可比性和准确度的基础。所以，尽管这种方法很普遍、很简单，但实际上是不可取的。部分企业也采用冲击法进行测试，包括华鸣仪器现有的FE-2100SD软磁材料直流测量装置也没能进行更深度的研究，即针对不同产品如何控制冲击波形函数和如何控制冲击周期保证测试数据的准确性，特别是磁滞回线的**性（即软磁材料的基本磁滞回线），尚属于软磁材料直流磁性能测试规范的空白。
首先要要保证该测试装置的成功研制，必须保证基础设备也是具有非常好的重复性，这方面中国的测试设备整体上优于国外同行设备，国内设备自上世纪90年代就开始采用由中国计量科学院瞿清昌先生、高原先生和林安利先生等与湖南省娄底市电子研究所合作开发的**代MATS-2000S磁性材料测试系统。在测试基本磁化曲线和磁滞回线及其相关参数上，测试准确度和重复性均优于国外同行采用扫描法设计的设备，瞿清昌老师作为中国磁测量的奠基者，一直关心中国的磁测量设备进展，26年后再次在他的指导下进行磁测量设备的研发备受鼓舞，华鸣仪器将在他的指导下，借用毛主席的诗词，瞿老的墨宝继续为中国磁测量水平的提高做出贡献。
比较典型的国外产品，如德国玛格理Magnet-Physik C-750，部分国家资质的实验室采用该设备作为磁性软磁材料直流磁性能测试评估是不科学的，在测试矫顽力Hc较低和金属软磁材料方面，其测试重复性都难以胜任。
而中国软磁材料直流特性的测量，测试准确度和重复性方面均优于国际同行，国内生产企业共4家（或算5家），大都采用模拟冲击法进行测量，华鸣仪器自2012年将磁通计漂移控制技术提高到1uWb/min，并能非常**的控制Hs，满足了测试低剩磁材料直流特性测量的测试要求，在测试该类产品时表现为具有更好的重复性。
一、实例介绍：
1、设备测试重复性的检验
1-1、测试样品材料：1J79带材（厚度0.1mm）卷绕圆环；
1-2、样品参数：Le=88.18mm，Ae=10.44mm2，Ve=0.9204cm3，We=7.88g；
1-3、励磁绕组：N1=20匝，感应绕组N2=20匝；
1-4、锁定Hs=80A/m条件，冲击时间Tsw=1s。
1-5、测试结果（K=2）
|
编号
|
Pu(J/m^3)
|
Bs(T)
|
Br(T)
|
Hc(A/m)
|
Hs(A/m)
|
|
1
|
2.481
|
0.7433
|
0.4161
|
0.7046
|
79.99
|
|
2
|
2.523
|
0.7433
|
0.4174
|
0.7047
|
79.88
|
|
3
|
2.452
|
0.7434
|
0.4156
|
0.7049
|
79.88
|
|
4
|
2.423
|
0.7437
|
0.4188
|
0.7058
|
80
|
|
5
|
2.456
|
0.7434
|
0.4169
|
0.7058
|
79.88
|
|
平均值
|
2.467
|
0.7434
|
0.4170
|
0.7052
|
79.93
|
|
标准偏差
|
0.37
|
0.0002
|
0.0012
|
0.0006
|
0.06
|
|
相对值
|
1.5%
|
0.02%
|
0.3%
|
0.1%
|
0.1%
|
2、开展对基本磁滞回线的测试即：纯铁材料不同冲击时间宽度下直流特性的测试分析
2-1、测试样品材料：DT4电工纯铁；
2-2、样品参数：Le=112.2mm，Ae=20.32mm2，Ve=2.279cm3，We=17.75g；
2-3、励磁绕组：N1=99匝，感应绕组N2=21匝；
2-4、锁定Hs=6000A/m条件。
2-5、测试结果（采用冲击法进行磁滞回线测试）
|
编号
|
Pu(J/m3)
|
Bs（T）
|
Br（T）
|
Hc（A/m）
|
Hs(A/m)
|
时间（S）
|
|
1
|
875.3
|
1.721
|
0.6767
|
97.22
|
6000
|
0.1
|
|
2
|
872.7
|
1.721
|
0.677
|
95.65
|
6001
|
0.2
|
|
3
|
874
|
1.721
|
0.6772
|
94.91
|
6000
|
0.3
|
|
4
|
868.5
|
1.721
|
0.677
|
93.94
|
6000
|
0.4
|
|
5
|
875.2
|
1.721
|
0.677
|
93.46
|
6000
|
0.5
|
|
6
|
877.4
|
1.721
|
0.678
|
93.03
|
6001
|
0.6
|
|
7
|
882.5
|
1.721
|
0.6768
|
92.93
|
6000
|
0.7
|
|
8
|
873.5
|
1.721
|
0.6767
|
92.7
|
6000
|
0.8
|
|
9
|
875
|
1.721
|
0.6768
|
92.59
|
6001
|
0.9
|
|
10
|
879.6
|
1.721
|
0.6768
|
92.09
|
6000
|
1.0
|
|
11
|
872.7
|
1.721
|
0.6775
|
91.99
|
5995
|
1.5
|
|
12
|
865.8
|
1.722
|
0.6778
|
91.92
|
6001
|
2.0
|
|
平均值
|
874.35
|
1.72108
|
0.67711
|
93.536
|
5999.92
|
|
|
*大值
|
882.5
|
1.722
|
0.678
|
97.22
|
6001
|
|
|
*小值
|
865.8
|
1.721
|
0.6767
|
91.92
|
5995
|
|
|
标准偏差
|
8.35
|
0.0005
|
0.00065
|
2.56
|
3
|
|
|
相对偏差
|
1.9%
|
0.058%
|
0.192%
|
5.662%
|
0.1%
|
|
2-6、结论：从测试结果中可以看出，DT4电工纯铁材料，只有当冲击时间达到1秒以后，材料的Hc变化才趋于缓慢，考虑设备测试重复性为0.3%，认可测试的准确性。从测试数据中同时可以看出，Bs和Br对冲击时间是不敏感的，在只需要进行对该两项参数进行测试时，可不考虑影响，加快测试速度，提高测试效率。
2-7、将冲击法测试时间为1.5秒和2秒的两个原始数据进行等H值三角函数处理，获得两次不同条件下对应的Bdat作图，曲线上看重复性很好（见图），并对各点进行比较（见表格）。
2-8、对应测试点分析（Hdat采用自适应材料软件控制,列部分数据）：
|
Hdat(A/m)
|
B1dat（T）
|
B2dat(T)
|
?B(T)
|
-2?B/（B1+B2）
|
|
6000
|
1.72372
|
1.722175
|
0.001545
|
-0.000896791
|
|
5800
|
1.718706
|
1.716543
|
0.002163
|
-0.001259569
|
|
5700
|
1.716136
|
1.713826
|
0.00231
|
-0.00134685
|
|
5200
|
1.703729
|
1.701837
|
0.001892
|
-0.001111
|
|
4800
|
1.693534
|
1.691739
|
0.001796
|
-0.001060908
|
|
4200
|
1.676857
|
1.6758
|
0.001057
|
-0.000630471
|
|
3600
|
1.658266
|
1.657172
|
0.001095
|
-0.000660322
|
|
3200
|
1.644426
|
1.643494
|
0.000933
|
-0.000567319
|
|
2600
|
1.62063
|
1.620577
|
5.34E-05
|
-3.29245E-05
|
|
2250
|
1.604945
|
1.603456
|
0.001489
|
-0.000928134
|
|
2080
|
1.595877
|
1.596141
|
-0.00026
|
0.000165177
|
|
1750
|
1.573246
|
1.57527
|
-0.00202
|
0.001286102
|
|
1580
|
1.5592
|
1.561753
|
-0.00255
|
0.001635894
|
|
1400
|
1.539872
|
1.545238
|
-0.00537
|
0.003478697
|
|
1330
|
1.530769
|
1.540964
|
-0.01019
|
0.00663786
|
|
1200
|
1.512423
|
1.516163
|
-0.00374
|
0.002470255
|
|
1070
|
1.489531
|
1.49226
|
-0.00273
|
0.001830875
|
|
970
|
1.468348
|
1.468399
|
-5.1E-05
|
3.47967E-05
|
|
910
|
1.453743
|
1.454335
|
-0.00059
|
0.000407047
|
|
850
|
1.437011
|
1.43792
|
-0.00091
|
0.000632424
|
|
780
|
1.414654
|
1.415089
|
-0.00044
|
0.000307709
|
|
720
|
1.392882
|
1.392376
|
0.000506
|
-0.000363067
|
|
675
|
1.37521
|
1.37501
|
0.0002
|
-0.000145443
|
|
640
|
1.360093
|
1.36014
|
-4.7E-05
|
3.44192E-05
|
|
610
|
1.34582
|
1.346701
|
-0.00088
|
0.00065369
|
|
575
|
1.328219
|
1.328454
|
-0.00024
|
0.000177155
|
|
545
|
1.31253
|
1.313645
|
-0.00112
|
0.000849154
|
|
515
|
1.295402
|
1.295809
|
-0.00041
|
0.000314119
|
|
480
|
1.27364
|
1.274969
|
-0.00133
|
0.00104306
|
|
450
|
1.254138
|
1.254108
|
3.03E-05
|
-2.41268E-05
|
|
415
|
1.229003
|
1.229817
|
-0.00081
|
0.000662054
|
|
385
|
1.205983
|
1.205305
|
0.000678
|
-0.000561948
|
|
355
|
1.181752
|
1.180986
|
0.000767
|
-0.000649042
|
|
330
|
1.160657
|
1.161576
|
-0.00092
|
0.000790867
|
|
305
|
1.137758
|
1.136228
|
0.001531
|
-0.001346327
|
|
280
|
1.112102
|
1.112723
|
-0.00062
|
0.000558225
|
|
265
|
1.096654
|
1.097662
|
-0.00101
|
0.000918247
|
|
240
|
1.069408
|
1.070457
|
-0.00105
|
0.000981363
|
|
215
|
1.042015
|
1.041978
|
3.7E-05
|
-3.54737E-05
|
|
200
|
1.024144
|
1.023671
|
0.000473
|
-0.000461748
|
|
180
|
0.999308
|
0.999135
|
0.000173
|
-0.000173256
|
|
170
|
0.986829
|
0.986894
|
-6.5E-05
|
6.56855E-05
|
|
150
|
0.959066
|
0.959226
|
-0.00016
|
0.000167265
|
|
140
|
0.943656
|
0.943682
|
-2.5E-05
|
2.67982E-05
|
|
135
|
0.936406
|
0.935832
|
0.000574
|
-0.000613041
|
|
120
|
0.913999
|
0.912298
|
0.001701
|
-0.001862299
|
|
100
|
0.882606
|
0.882133
|
0.000473
|
-0.000535686
|
|
90
|
0.865302
|
0.86548
|
-0.00018
|
0.000205864
|
|
80
|
0.847393
|
0.847908
|
-0.00052
|
0.000608356
|
|
70
|
0.829971
|
0.829279
|
0.000692
|
-0.000834425
|
|
60
|
0.812574
|
0.811048
|
0.001526
|
-0.001880117
|
|
45
|
0.782874
|
0.781608
|
0.001266
|
-0.001618831
|
|
38
|
0.765973
|
0.766113
|
-0.00014
|
0.000183355
|
|
30
|
0.74912
|
0.749334
|
-0.00021
|
0.000285233
|
|
18
|
0.723358
|
0.723274
|
8.37E-05
|
-0.000115753
|
|
5
|
0.691728
|
0.691636
|
9.24E-05
|
-0.000133639
|
|
0
|
0.677813
|
0.677455
|
0.000358
|
-0.000528309
|
|
-4
|
0.663906
|
0.664014
|
-0.00011
|
0.000162557
|
|
-10
|
0.648712
|
0.649034
|
-0.00032
|
0.000497145
|
|
-20
|
0.61899
|
0.620065
|
-0.00107
|
0.001734383
|
|
-25
|
0.605082
|
0.606092
|
-0.00101
|
0.00166825
|
|
-35
|
0.569794
|
0.571252
|
-0.00146
|
0.002556236
|
|
-45
|
0.528607
|
0.528904
|
-0.0003
|
0.000561957
|
|
-60
|
0.415426
|
0.416859
|
-0.00143
|
0.003442129
|
|
-70
|
0.284498
|
0.286276
|
-0.00178
|
0.006229497
|
|
-80
|
0.142355
|
0.143581
|
-0.00123
|
0.008579813
|
|
-90
|
0.018318
|
0.018313
|
4.75E-06
|
-0.000259477
|
|
-100
|
-0.08852
|
-0.08683
|
-0.00168
|
-0.01921114
|
|
-105
|
-0.12719
|
-0.12256
|
-0.00462
|
-0.037034862
|
|
-110
|
-0.16837
|
-0.16361
|
-0.00477
|
-0.028708325
|
|
-120
|
-0.24698
|
-0.24346
|
-0.00352
|
-0.014336927
|
|
说明：该位置相对偏差*大，标准偏差?B并不大，主要与该点B值较小有关。
|
........
|
-1620
|
-1.50672
|
-1.51029
|
0.003577
|
0.002370987
|
|
-1750
|
-1.52561
|
-1.5296
|
0.003989
|
0.002611236
|
|
-1950
|
-1.54885
|
-1.55455
|
0.005697
|
0.003671415
|
|
-2200
|
-1.57252
|
-1.57777
|
0.005255
|
0.003336196
|
|
-2560
|
-1.59726
|
-1.60458
|
0.007321
|
0.004573052
|
|
-3100
|
-1.62652
|
-1.63212
|
0.005595
|
0.00343384
|
|
-3600
|
-1.64774
|
-1.65085
|
0.00311
|
0.001885499
|
|
-4000
|
-1.66226
|
-1.664
|
0.001742
|
0.001047631
|
|
-4600
|
-1.68094
|
-1.68413
|
0.00319
|
0.001895764
|
|
-5100
|
-1.69534
|
-1.69695
|
0.001611
|
0.000949732
|
|
-5750
|
-1.71321
|
-1.71367
|
0.000456
|
0.00026604
|
|
-5950
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-1.71842
|
-1.71919
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0.000771
|
0.000448759
|
|
-6000
|
-1.71923
|
-1.72077
|
0.001537
|
0.000893743
|
3、同时对硅钢、铁氧体、Q235、1J79材料等都进行了相关性能的测试，不在一一列出，均获得了以下结论：只有当冲击时间达到一定要求后，材料的磁滞回线及其相关参数才能确定是稳定的，这方面在国内外设备中和质量检测机构没有引起相关的重视，也无相关规范，特别造成了行业中测试Hc参数的测试数据的差异化。由此，中国计量科学院瞿清昌老师首先提出“软磁材料基本磁滞回线”这一全新的定义，即软磁材料磁滞回线是**的。并指导华鸣仪器进行相关方面的研究并已经申请**。
二、**申请内容简单介绍
为了解决现有软磁材料基本磁滞回线检测方法检测易产生畸变、检测结果不准确的技术问题，本发明提供一种不易产生畸变、检测结果准确的软磁材料基本磁滞回线测量装置。
本发明提供的软磁材料基本磁滞回线测量装置包括微机、D/A变换器、励磁电流发生器、积分器及A/D变换器，所述微机分别与所述D/A变换器及所述A/D变换器连接，所述D/A变换器与所述励磁电流发生器连接，所述A/D变换器与所述积分器连接，所述励磁电流发生器包括检测接口，所述积分器包括检测结果接收口，所述检测接口及所述检测结果接收口均可与被测样品连接。
在本发明提供的软磁材料基本磁滞回线测量装置的一种较佳实施例中，所述积分器为比例积分放大器或模拟积分器。
在本发明提供的软磁材料基本磁滞回线测量装置的一种较佳实施例中，所述励磁电流发生器为可发生一定幅值及形状的电流发生器。
在本发明提供的软磁材料基本磁滞回线测量装置的一种较佳实施例中，所述积分器为放大感应电压与时间的积分值的积分器。
在本发明提供的软磁材料基本磁滞回线测量装置的一种较佳实施例中，所述微机可通过数据处理获得各种磁性参数，包括剩磁Br值、矫顽力Hc值及磁化能Eh值等。
在本发明提供的软磁材料基本磁滞回线测量装置的一种较佳实施例中，所述积分器和所述A/D变换器可直接获得磁通量变化量ΔB的磁性参数。
相对于现有技术，本发明的软磁材料基本磁滞回线测量装置具有如下的有益效果：以所述微机为中心，按照冲击法磁性测量原理，通过所述D/A变换器控制所述励磁电流发生器产生励磁函数ΔH(t)，作用于被测样品，其响应函数dB/dt通过所述放大器和所述A/D变换器采样，由所述微机的软件功能实现数值积分获得ΔB，也可以通过一个所述积分器和所述A/D直接获得，在满足冲击法测量条件，即ΔH的起始和结束时刻dH/dt=0，dB/dt=0，在一个设定的磁滞回线上，经过N次的单方向循环，获得的N个测量结果，通过数据处理获得的一条磁滞回线，就是本发明定义的基本磁滞回线。装置可以获得定义在基本磁滞回线各种磁性参数，包括Br、Hc和回线面积对应的磁化能Eh。连接多个基本磁滞回线族的顶点还可以获得材料的基本磁化曲线，和定义在该曲线上的各种磁性参数。
本发明还特别包括在基本磁滞回线面积，即磁化能Eh基础上获得该软磁材料交流磁性的关键参数kE。装置具有自学习、自适应功能，保证测量结果的**性、准确度和测量过程的*优化的优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的**范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明**保护范围内。
