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FE-2100H永磁材料磁性测量仪适用于测量各种铁氧体、铝镍钴、钕铁硼和钐钴等永磁材料的剩磁Br、矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj和大磁能积BHmax等磁性能参数,并显示B&J-H磁滞回线和退磁曲线。
FE-2100H永磁材料磁性测量仪依照标准GBT 3217-2013的测试方法,采用微机控制和A/D、D/A技术,自动设定磁场和磁通量程,自动修正积分零点漂移和霍尔探头非线性,设备测量过程中无需人工操作,简便快捷。
GB/T 3217-2013 << 永磁(硬磁)材料磁性试验方法 >>
GB/T 24270-2009 << 永磁材料磁性能温度系数测量方法 >>
IEC 60404-5 << 磁性材料第5部分:永磁(硬磁)材料磁性能测量方法 >>
可测量各种铁氧体、铝镍钴、钕铁硼和钐钴永磁材料;
可测量各种圆柱、方块、环形和瓦形(需要配置瓦型夹具)形状的永磁材料;
自动测量永磁材料的剩磁Br、矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj和大磁能积BHmax等磁性能参数;
巧妙的极柱抱死结构设计,改变了传统电磁铁锁紧困难的物理性问题;
除设置永磁测量参数和摆放样品外,磁化、测试和退磁等过程一次性完成,测量时间短;
采用微机控制和A/D、D/A转换技术,自动设定测试磁场和测试量程;
自动修正积分漂移和霍尔探头非线性;
满足常温到220℃永磁材料温度曲线的测量,测试报告多可叠加4条温度曲线;
配备专业的测试软件,软件操作简便且具有强大的数据管理功能。
1.4FE-2100H永磁测量装置软件功能
支持Win XP/7/8/10中文或英文操作系统,并且支持中文或英文显示;
测量过程中测试波形曲线实时显示,可随时中止测量;
测量结果自动保存(按测试编号保存或手动干预保存)
样品编号、尺寸、参数等数据可自动保存,减少人工差错;
软件有打印预览功能,也可直接打印测量结果和测试曲线;
测量结果和测试曲线可输出为BMP等图片格式,也可导出为数据表格形式;
多可同时叠加显示4条测量结果曲线,可更直观的比较不同条件下的差异;
内置各种材料的温度系数,可为温度修正提供数据参考;
测量周期为30-120秒(具体取决于样品类型和操作人员的熟练程度);
1.5.1 测试准确度:
被测参数 | HcB(%) | HcJ(%) | Br(%) | BHmax(%) |
不确定度(k=2) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 2.0 |
重复性(恒温) | ±0.3 | ±0.3 | ±0.3 | ±1.0 |
1.5.2 励磁电源
配置不同的电磁铁可以产生不同范围(更高)的磁场,有多种规格供不同的客户选择,输出功率在2kVA到16kVA。
型 号 项 目 | 140 | 200 | 250 | 300 |
输出功率 | 2kVA | 4kVA | 8kVA | 16kVA |
供电电源 | 单相220V,50Hz | 三相380V,50Hz | 三相380V,50Hz | 三相380V,50Hz |
输出电压 | 0-±100V | 0-±120V | 0-±150V | 0-±200V |
输出电流 | 0-±20A | 0-±40A | 0-±60A | 0-±80A |
稳 定 度 | 0.05% | |||
输出保护 | 过流保护、过压保护 | |||
工作环境 | 0-40℃,40-80% RH ,无结露 |
1.5.3高斯计
FE-210H高斯计是采用霍尔效应原理而设计的,它的主要性能指标如下:
显 示:4 1/2 LED表头显示;
量 程:0.5/1.0/1.5/3.0 T 或0.5/1.0/2.0/4.0 T;量程自动控制。
分辨率:1mT;
误 差:0.3%;
1.5.4 磁通计
FE-210B磁通计是采用RC电子积分器原理而设计的,它的主要性能指标如下:
显 示:4 1/2 LED表头显示;
量 程:2.5/5.0/10/20 mWb;量程自动控制。
分辨率:1µWb;
误 差:0.3%;
漂 移:1µWb/分钟;
阻 抗:10kΩ;
1.5.5 电磁铁
根据样品的尺寸大小或矫顽力大小的不同选择不同的电磁铁,有以下几种选择:
型 号 项 目 | DCT-140 | DCT-200 | DCT-250 | DCT-300 |
极柱 | 140mm | 200mm | 250mm | 300mm |
极面(收缩) | 110mm | 60mm | 80mm | 100mm |
可调气隙 | 60mm | 80mm | 80mm | 80mm |
磁场 | 1.8T | 2.8T | 3.0T | 3.2T |
电阻 | ≤5Ω | ≤3Ω | ≤2.5Ω | ≤2Ω |
重量 | 约200Kg | 约800Kg | 约1400Kg | 约3000Kg |
1.5.6 数据采集卡
FE-2100H永磁材料磁性测量仪使用的数据采集卡分两种:MP411(12位)和USB2817(16位)。
MP411的技术指标
输入电压:5V/10V/±5V,软件控制。
AD转换器:12位AD,速度2000-20000通道/秒(USB2.0接口)。
输入阻抗:1兆欧姆。
系统精度:±0.1% FSR。
分 辨 率:12位。
噪 音:小于±1LSB(典型,500个采样点)
输入耐压:-6V - +12V,瞬间±30伏。
USB2817的技术指标
输入电压:5V/10V/±5V/±10V,软件控制。
AD转换器:16位AD,速度2000-250000通道/秒(USB2.0接口)。
输入阻抗:10兆欧姆。
系统精度:0.01% FSR。
分 辨 率:16位。
噪 音:小于±1LSB(典型,500个采样点)
输入耐压:-10V - +10V,瞬间±30伏。
项 目 序 号 | 组件 | 说明 |
1 | 励磁电源 | 功率:2-16 KVA |
2 | 电磁铁 | 极柱直径:140-300 mm |
3 | 高斯计和磁通计 | 高斯计量程:0-3 T或0-4 T;磁通计量程:0-20 mWb; |
4 | 固定J线圈 | 按照样品尺寸定做 |
5 | 标样 | AlNiCo |
6 | 数据采集卡 | 12位或16位(内置励磁电源) |
7 | 计算机 | 工控电脑或联想电脑 |
8 | 测量软件 | FE-2100 |
9 | 打印机 | 惠普激光打印机 |
10 | 说明书、合格证和保修卡 | 电子档说明书 |
2 测试原理
FE-2100H永磁材料磁性测量仪的测试原理框图如图2.1所示。
2.2测量过程
整个测量过程是:计算机通过数据采集卡向FE-2100H励磁电源发出励磁电流信号,同时对测量过程控制。通常使用的励磁信号是一个近似于三角波的整周期波形。在励磁电流作用下,电磁铁产生变化的磁化场,与此同时,FE-210H高斯计将磁场强度信号、FE-210B磁通计将磁通信号送到数据采集卡的双通道A/D转换器中,A/D转换器将双通道的电压信号由模拟量便成数字量后送到计算机中。计算机获得整周期测量信号后,利用软件技术对其进行各种计算处理,后给出测量结果及各种图形。整个测试过程大约60-120秒。
3 硬件组成
POWER:电源开关,带指示灯(红);
Alarm Release:报警复位,带指示灯(黄);当励磁电源过压或过流时,励磁电源停止工作,指示灯亮——同时蜂鸣器发出“嘀嘀嘀”声音提示,按下此键取消报警,励磁电源恢复正常工作状态。
Adj:手动输出调压电位器;
Voltage:输出电压表;指针式。
励磁电源的后面板如图3.2所示:
B:磁通信号模拟输入;接磁通计模拟输出。
H:磁场信号模拟输入;接高斯计模拟输出。
USB:数据采集卡接口;连接计算机。
Output:励磁电源输出;接电磁铁。
FE-2100H永磁材料磁性测量仪使用的数据采集卡分两种:MP411(12位)和USB2817(16位)。
3.3.1 MP411的技术指标
输入电压:5V/10V/±5V,软件控制。
AD转换器:12位AD,速度2000-20000通道/秒(USB2.0接口)。
输入阻抗:1兆欧姆。
系统精度:±0.1% FSR。
分 辨 率:12位。
噪 音:小于±1LSB(典型,500个采样点)
输入耐压:-6V - +12V,瞬间±30伏。
3.3.2 USB2817的技术指标
输入电压:5V/10V/±5V/±10V,软件控制。
AD转换器:16位AD,速度2000-250000通道/秒(USB2.0接口)。
输入阻抗:10兆欧姆。
系统精度:0.01% FSR。
分 辨 率:16位。
噪 音:小于±1LSB(典型,500个采样点)
输入耐压:-10V - +10V,瞬间±30伏。
4 软件说明
FE-2100磁性材料自动测量系统 永磁测量 V3.0.0.15版的软件界面如下图4.1所示:
整个软件测试界面:1 菜单; 2 曲线图; 3 结果表格; 4 状态栏;
5 样品参数; 6 仪表显示;7 测试键。
菜单含文件、编辑、测量、报告和帮助。
4.1.1文件(File)
新建文件:包括新建索引和新建数据。新建索引:弹出存储对话框模式引入文件名、扩展名为:ind。新建数据之前必须先新建索引,每个索引多包含1024个数据。测试软件只能同时显示一个索引下的数据。新建数据:弹出存储对话框模式引入文件名、扩展名为:dat。
打开文件:打开保存的测试文件,文件类型可选择*.ind(索引)和*.dat(数据)。
加载文件:在当前索引下打开另一个索引里面的*.dat数据文件。
退出软件:关闭测试软件。
4.1.2编辑(Edit)
删除数据:在打开任意一个索引文件的数据文件中,可以删除当前选中的dat文件;
清除数据:在打开任意一个索引文件的数据文件中,清除该索引下的所有dat文件;
刷新数据:在打开任意一个索引文件或数据文件后,可以更改当前打开数据的参数,点击“刷新数据”数据结果会在原来的数据基础上进行刷新。数据背景颜色变为绿色,文件名会在原来的文件名名后面加上一个(new),点击“保持数据”工具栏,可保存当前刷新后的数据,不保存也可以进行预览、打印等功能,即使进行保存数据,也不覆盖原来的数据,会自动新建立一个数据文件。
4.1.3测量(Measure)
测量菜单的下拉菜单选项设置包含系统设置、单位设置、报告设置、样品设置和电源设置。
磁通修正:修正B值,范围是0.900-1.100;
磁场修正:修正H值,范围是0.900-1.100;
软件语言:可切换中文或英文;
霍尔感应法:一种H采集方法,采用霍尔原理的高斯计测量H值;由于霍尔传感器的非线性,使用时需要非线性修正;
H线圈积分法:一种H采集方法,采用RC模拟积分器的磁通计测量H值,需要填写H线圈匝数和H线圈面积;
测试完成后退磁:一般永磁样品测试完成后退磁方便取出;
单位设置界面如图4.3 所示:
可以切换单位(T、A/m、J/m3)和磁学制单位(Gs、Oe、GOe)。
1 T=10000 Gs=10 kGs
1 kGs=0.1 T
1 kA/m=1000 A/m=4π Oe=12.566 Oe
1 Oe=1000/(4π) A/m =79.577 A/m
1 kJ/m3=1000 T*A/m=1000*10000 Gs*0.012566 Oe=0.12566 MGOe
1 MGOe=7.9577 kJ/m3
不仅可以切换报告的中文和英文格式,还可以在报告顶端显示用户的中文或英文名称和公司LOGO。用户可以在打印预览中体会。
设定各类材料的磁性能上限参考值,根据计算相应的B和H值范围自动设定测试量程。温度修正系数仅供参考。
磁化和扫描测试过程中电源输出波形的各个状态的时间长短设置。如果整个测试时间设定为90秒,则k0、k2和k4过零点的时间停留各为10秒,k1 正向输出为30秒,k3反向输出为30秒。由于样品材料和电磁铁材料磁滞效应的影响,测试时间不宜太快太短。
4.1.4 报告(Report)
打印预览:预览软件当前界面的曲线图的报告。
打印设置:设置打印纸张的大小、方向和页边距。
导出图片:以图片形式导出当前的曲线图。
导出报告:以图片形式导出当前界面的曲线图的报告。
导出表格:以EXCEL表格形式导出当前索引下的所有数据结果。
4.1.5 帮助 (Help)
系统计算器:打开计算器。
登录 Internet:登录湖南省永逸科技有限site。
关于FE-2100H:软件版本以及法律声明。
测试软件包含4个曲线图界面:采样波形、磁滞回线、退磁曲线和退磁曲线簇。
4.2.1采样波形
采样波形记录了整个扫描测试过程的磁场强度信号和磁通信号,红色线代表磁场强度信号,绿色线代表磁通信号。横坐标是测试时间,纵坐标是信号幅度。
4.2.2磁滞回线
磁滞回线如图4.8所示:
磁滞回线代表了磁性材料的磁性能,它包括大磁化磁场强度Hm、剩磁Br、矫顽力Hcb和内禀矫顽力Hcj等。磁滞回线还包括B-H曲线和J-H曲线,绿色的为B-H曲线,红色的为J-H曲线。
4.2.3退磁曲线
退磁曲线其实是磁滞回线的一部分,只含第二象限曲线。
4.2.4退磁曲线簇
退磁曲线簇是同时显示多4条退磁曲线。它可以方便的比较4个不同材料的差异,也可以比较同一个材料4个不同温度下的差异。
结果表格包含了文件名、样品编号、磁性能参数(Br、Hcb、Hcj、BHmax、Hmax)、材料名称、样品形状、样品尺寸、温度、测量日期、操作人员和备注。
状态栏包括测试进度条、当前索引路径和当前软件测试状态。
样品参数包含样品形状、材料名称、测量方法、测试线圈的参数、样品的参数、波形参数和记录参数。
样品形状从左到右分别是环型、圆柱型、长方体型和两个异型。两个异型适用于样品的有效截面积不确定情况。
材料名称可选:铁氧体、钕铁硼、铝镍钴、无取向、Y30BH、Y30、Y25和其他。如选钕铁硼则测量方法固定为抛移J线圈。
测量方法可选:缠绕B线圈、固定B线圈、固定J线圈和抛移J线圈。
测试线圈的参数包含线圈匝数、线圈面积或残匝面积或线圈线径。
样品的参数包括样品编号和样品直径。
波形参数包含峰值电压、测量时间和拐点电压。
记录参数包括测量温度、测量日期、操作人员和备注。
它包括一个高斯计(0-3T)和一个磁通计(0-20mWb)。量程可选自动,它根据选择的材料名称、样品直径和线圈匝数确定量程。
测试:启动测试。
取消:中断测试。
如果我们将内禀矫顽力小于等于600kA/m的永磁材料归为一般永磁类,大于600kA/m的永磁材料归为稀土类材料的话,那么相应的测试方法也分两种:一般永磁类材料的测量和稀土类材料的测量。
一般永磁类材料的测量即扫描法测量。整个过程需要将被测样品正向、反向励磁(充磁)饱和,外加磁场必须大于被测样品的内禀矫顽力的3倍,所以大励磁磁场要达到1800kA/m,也即电磁铁的大磁场需要达到
1800000/79.6/10000=2.26T
对于一般的电磁铁(DCT-140)配合收缩极头,间隙为10mm时可以达到2.26T的,但要想达到更高的磁场那就困难了。
所以稀土类材料的测量采用抛移法,只测量di一象限和第二象限,反向励磁只励磁到刚过内禀矫顽力处。同样的电磁铁(DCT-140),配合收缩极头,间隙为10mm时可以测试内禀矫顽力小于等于1800kA/m的材料。
一 检查
检查FE-2100H励磁电源、FE-2100B&H和电磁铁是否齐全,并按图3.2和图3.4将FE-2100H励磁电源、FE-2100B&H、电磁铁和计算机全部连接好。
二 开机
首先启动计算机,然后双击打开FE-2100H测试软件,再分别合上FE-2100B&H和FE-2100H励磁电源的电源开关,预热15分钟。
三 准备
准备好被测样品,清理样品的表面,使样品表面平整干净。
根据样品的材料或编号等信息新建一个索引保存,此时可以选择样品的形状、样品名称,输入样品编号,选择测量方法为固定J线圈,输入样品的直径,选择合适的J线圈并输入固定J线圈的参数。波形参数按照样品的高矮和矫顽力的大小来确定,保证样品能励磁饱和,也即大场Hmax大于内禀矫顽力的3倍。记录参数按实际填写。
四 调零
将霍尔探头和固定J线圈接好,量程自动点勾。然后把探头拿出来远离磁场或放入零高斯腔,调节高斯计的零点后装好。再调节磁通计的漂移,使其读数每5秒跳动一个字以下即可。
五 测试
将样品放入电磁铁极面*并套好固定J线圈,调整好探头位置后摇下极头并锁紧。
先点样品磁化,磁化完毕后再点测试。
如果大场不够,可以调整峰值电压重新测试。
如果结果异常,仔细检查找出原因重新测试。
当测试过程中励磁电源过压或过流时,励磁电源会发出“嘀嘀嘀”的报警声并中断输出,这时,我们应先按下电脑键盘的“ESC”键中断软件测试,再按下励磁电源前面板的“Alarm Release”键取消报警。
六 处理
将测试的结果以图表或表格的形式整理好,或存档或打印。
七 关机
整理好样品后,先关Fe-2100H励磁电源的电源,再关FE-2100B&H的电源,后关闭软件。
一 检查
检查FE-2100H励磁电源、FE-2100B&H和电磁铁是否齐全,并按图3.2和图3.4将FE-2100H励磁电源、FE-2100B&H、电磁铁和计算机全部连接好。
二 开机
首先启动计算机,然后双击打开FE-2100H测试软件,再分别合上FE-2100B&H和FE-2100H励磁电源的电源开关,预热15分钟。
注:合上FE-2100H励磁电源的电源开关前,请确保计算机已经启动完毕并且USB连接线是插好的。
三 准备
准备好被测样品并充好磁,清理样品的表面,使样品表面平整干净。
根据样品的材料或编号等信息新建一个索引保存,此时可以选择样品的形状,样品名称选钕铁硼,输入样品编号,选择测量方法为抛移J线圈,输入样品的直径,选择合适的J线圈并输入固定J线圈的参数。波形参数按照样品的高矮和矫顽力的大小来确定,保证大场Hmax略大于内禀矫顽力。记录参数按实际填写。
四 调零
将霍尔探头和固定J线圈接好,量程自动点勾。然后把探头拿出来远离磁场或放入零高斯腔,调节高斯计的零点后装好。再调节磁通计的漂移,使其读数每5秒跳动一个字以下即可。
五 测试
将样品与电磁铁的磁场方向一致,放入电磁铁极面*,调整好探头位置。固定J线圈先不套在样品上,放在电磁铁外面准备。极头也先不摇下来。
直接点测试,软件发出di一声滴之后马上套好固定J线圈,并摇下极头锁紧,在软件发出第二声滴之前这些都必须完成,如果时间不够,可以将测试时间延长至120秒(一般为90秒)。在软件发出第三声滴之后,马上松开极头将极头摇上去,将固定J线圈拿出来放在原来电磁铁外面的位置,测试完成,软件弹出结果。
如果大场不够,可以调整峰值电压重新测试。重新测试的样品需要重新充磁。
如果结果异常,仔细检查分析原因重新测试。重新测试的样品需要重新充磁。
当测试过程中励磁电源过压或过流时,励磁电源会发出“嘀嘀嘀”的报警声并中断输出,这时,我们应先按下电脑键盘的“ESC”键中断软件测试,再按下励磁电源前面板的“Alarm Release”键取消报警。
六 处理
将测试的结果以图表或表格的形式整理好,或存档或打印。
七 关机
整理好样品后,先关FE-2100H励磁电源的电源,再关FE-2100B&H的电源,后关闭软件。