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“亥姆霍茲” 測量原理

一、概述
  用磁通計(表)檢測永磁體時通常採用提拉法,對已充磁樣品用扁平線圈進行套磁通這種方法直觀而有效,但缺點是對每種不同規格的樣品,必須做不同尺寸的線圈,嚴格來說對非常薄的樣品,檢測線圈的製備難度也是較大的,費事而低效。
  用亥姆霍茲線圈測量磁通,在一定程度上可以解決上述問題,因而近年來國內永磁體生產廠家廣泛的採用這種方法對批量產品進行檢測。

二、亥姆霍茲測量裝置的特點
  亥姆霍茲測量裝置是一種由一定直徑與高度比的兩組線圈組成的筒形測量裝置。將樣品按充磁方向放入筒內,或從筒內取出,這二種簡單的操作都可實現測量。根據其原理,對被檢樣品的幾何形狀沒有任何限制,如圓柱形、圓片形、矩形、瓦形等,均能適應(對多對磁極不適用)。

三、亥姆霍茲裝置的使用
  亥姆霍茲線圈為適應多種尺寸規格的產品,因而線圈框架較大,包圍的面積也大。與緊密線圈法相比,在相同的匝常數情況下,亥姆霍茲裝置測得的值要低。但是,在一般批量測量時,其著眼點是判定產品合格與否,對具體值不關注。例如:對被測磁體的磁通為1320為合格,而在亥姆霍茲線圈中測得815也是無關緊要的,只要將合格品要求的上、下限按新的比例要求降下來即可。但值得注意的是,由於目前的磁通表大約精度都在0.5%5%之間,為了發揮表的檢測精度,用亥姆霍茲線圈裝置測量樣品時,必須顯示三位元或三位元以上有效數字,這可以用選擇不同的量程檔位及改變亥姆霍茲線圈匝數相結和來實現。

四、亥姆霍茲線圈筒外徑與被測樣品最大外徑關係
  該裝置可以適應較多幾何尺寸形狀的樣品進行檢測,但最大外徑也有一定的限度,大體的比例關係如下:
  徑向60%DD為亥姆霍茲線圈直徑)
  縱向70%HH為亥姆霍茲線圈高度的1/2

五、可行性驗證
  任何一種裝置是否能用於定量檢測,首要的前提就是檢測值的重複性,重複性越高則人為檢測誤差就越小,沒有一定的重複性就不能用於做定量檢測。
  在亥姆霍茲線圈裝置的測量中,人為誤差的來源在於樣品放入筒中位置的不重複造成。被測樣品的幾何中心位置儘量與筒的中心位置重合或者靠近,被測樣品不能靠近筒的邊緣放入或取出時讀磁通。
  前面二項中所述之徑向60%D和縱向70%H就是樣品每次放入或取出的區域,只要樣品放入這個區域讀取檢測值,一般對於同種規格的樣品人為誤差引入0.20.5%FS之間是可以實現的。既達到一定的檢測精度,又提高了檢測速度,這是我們所預期的。繼續增大被測樣品的外徑人為誤差就會增大很快(系被測樣品不能全部放入磁場的均勻區所至),同時也增大了操作難度及檢測速度。
  可行性驗證並不困難,把亥姆霍茲線圈接入磁通表按常規使用方法操作儀器,主要是零點要儘量調校好——漂移愈慢愈好。這時將被測樣品放入筒內讀數據(沿充磁方向放入或取出,不能亂拋),對同一樣品反復多次測量。讀取一系列的資料如812813812814,等等,再將這一系列資料的末位元值相加除以測量次數得到一個平均數,取這個數的整數部分,把前兩位元重複數值照寫,得到一個新的三位數,這個三位數我們暫且認為它就是準確值(不包括儀器誤差)。然後再進行誤差運算評估,即將得到的人為附加誤差與儀器精度進行比較。
  這個過程是在某一種產品首次用本裝置檢測時所必須的過程(並非是每次使用都要這樣進行),一般選取的三位有效數字進行評估,如果末位字跳動較大時應選取4位數進行評估。

六、亥姆霍茲線圈匝常數的更改
  在對不同產品,特別是新產品進行檢測分選時,對亥姆霍茲線圈匝常數的增減有時是不可避免的。方法如下:
  將原有已知匝數的線圈接入磁通表,對要測的樣品進行常規測量,將測量值除以匝數得到每一匝的毫伏數(毫伏/)。根據希望在表上顯示的讀數,進行簡單運算即可得知需要的匝數。值得注意的是亥姆霍茲兩組線圈應上下對稱增減,在繞制方向相同時採用:首---尾串聯。

七、線圈線徑的選擇
  根據要繞的匝數多少選擇不同的線徑,線上槽能繞下的前提下選擇線徑略粗一點為好。並且將匝常數記錄在檢測裝置上,以備下次更改時做參考。

 

 


 
“亥姆霍茲” 測量原理 [2005-08-09]
磁性材料靜態磁參數 [2005-08-09]