脉冲磁场测量仪学术资讯 - 科技工作者之家

脉冲磁场测量仪的是测量材料的饱和磁滞回线的仪器。其原理是用一个高能电容器或电容器组向中空的磁化线圈脉冲放电，用以获得10T甚至100T的瞬间强磁场，记录此磁场及材料的磁极化强度变化，即可得到该材料的饱和磁滞回线。

简介现代稀土水磁工业已可以生产出大量用于永磁电机的高矫顽力磁体。例如EH牌号的永磁体其内禀矫顽力大于2387kA/m，甚至大于3183kA/m，采用电磁铁作为磁化机构的普通磁带回线仪对EH以上牌号磁体无法进行常温测量。普通磁滞回线仪由于在高场下，电磁铁极头处于饱和状态，被测样品和被测磁场区城已经不是均匀区，因此导致高矫顽力磁体的Ig、(BII)max等测量结果偏低或无法测量。另外，对于科学研究而言永磁材料的很多特性。如饱和磁化强度M，等。可以通过测定饱和磁滞回线来确定，然而对于高娇顽力纳米复合永磁材料而言，无论是确定M，还是饱和磁滞回线都不是一件容易的事。为准确测定M，磁化场必须远高于材料中硬磁性相的磁晶各向异性场。这意味着外磁化场的强度在10~15T是必要的。

具备超导磁化装置的VSM可以产生8~10T的场强。大多采用该手段解决以上问题。然而其缺点在于线圈需要液氦冷却，高昂的一次性购置投入和后期维护费用桎梏了其应用范围；另外，VSM的测试时间通常都需要超过10min，使之难以适应工业化的质量控制1。

简史自从20世纪80年代开始，脉冲磁场测试技术(PFM)吸引了一些因家研究者的注意。使用脉中磁场狄得2U~30T高场的成本，远远低于超导磁化装置获得5T磁场所需的费用。PFM可以施加无限高的外磁场。这使得任何类型的水磁体都可以轻易地获得其常温磁性能表征，不必担心高的内禀矫顽力会限制测试进程。且PFM技术是一种特别快速的水磁体检测方法。线圈中的脉冲放电及信号获取时间仅为数十到数百毫秒：加上样品装载和后期数据处理时间，单次测试可以在数十秒内完成。此外，PFM技术不涉及到具有非线性效应的软磁铁心材料，其测试重复性具有明显的优势。利用PFM能够有效地解决现代高矫顽力稀土永磁材料的饱和磁化、常温测量和测量准确性问题。

由于PFM采用开路样品，又是瞬间动态测量，尤其是涡流效应的影响使其进展不是很快。德国的Dresden实验室拥有国际最为领先的脉冲磁场发生装置，英国、美国、日本、韩国、奥地利等国研究机构都已建立了自身的脉冲磁场测试技术的研究体系。由于脉冲磁场测量仪的测试时间短，对样品无损、不接触样品，不限制任何形状的工业样品，使其适合于高速率检测大量的永磁体。这一优势使之在工业质量控制方面有重婴的应用前景。目前英国的Hirst公司已经开始将初步的工业产品推向市场，其发展的脉冲磁场工业测试装置实现了直径30mm，高度25mm的大块稀土材料的在线质量控制。

除上述应用以外，PFM还具有另一项独特的优势：奇点探测法( SPD)测量永磁材料各向异性常数。奇点探测法是指在单品的难磁化曲线方向上，取磁化强度M对磁化场H的nr阶导数d"M/dH时，在靠近各向异性场附近会出现奇异点，即d"M/dH"的峰值。在实际测量中，d"M/dHm是通过d"M/du"测量的，PFM直接得到的是磁化强度对时间"的函数。可以在信号探测器后端继续添置微分器实现d"M/dr的测量。这使PFM技术在多晶奇点探测法(SPD)测试材料的各向异性场方面具有特殊的优势。

脉冲磁场测量仪原理脉冲磁场测量仪的原理是用一个高能电容器或电容器组向中空的磁化线圈脉冲放电，用以获得10T甚至100T的瞬间强磁场，记录此磁场及材料的磁极化强度变化，即可得到该材料的饱和磁滞回线。

脉冲磁场测量仪的基本原理如下图所示，它由脉冲磁场发生装置、磁极化强度(J)和磁场强度(H)的感应线圈以及数据处理系统等构成，电容的放电由一只晶闸管控制。

测试线圈脉冲磁场测量仪的测试系统主要由测试线圈组成(包括J和H线圈)。相比较而言，H线圈容易设计，其位置应该靠近测试样品，但是不能近到受到样品磁通的影响。H线圈可以放在J线圈内。J线圈由于须考虑到空气磁通的补偿以及对样品位置的不敏感性等问题变得较为复杀。通常有如图2.6-24所示三种J线圈设计方法。它们都由串联反接的两个(或多个)线圈组成。为了仅获取磁极化强度的信息而将外磁场的信息扣除。这些线圈具有相同的匝面积乘积及与样品不同的耦合程度。在测试过程中，J线圈中由于有样品存在，磁通会随着磁场的变化而不断变化。其输出电压是磁通随时间的变化。该信号绝大部分来自于样品的磁极化强度，同时也包括零点信号和涡流影响等2。