亥姆霍兹线圈在永磁测量中的应用

亥姆霍兹线圈在永磁测量中的应用 Measuring Permanent Magnets Characeteristics with a Helmholtz Coil 陈 小 林 (湘电集团有限公司，湖南 湘潭 41110)1 摘 要:简要叙述了亥姆霍兹线圈的结构，介绍了如何利用亥姆霍兹线圈和磁通表测量样品磁矩，及振动样品磁强计。 关键词:亥姆霍兹线圈;磁体;磁矩;磁通;平均可逆温度系数 Abstract: Based on the brief introduction of Helmhoitz coils, the principle and methods is described for measuring the moment a vand erage reversible temperature coefficient of remanenceby Helmhoitz coils combinedwith fluxmeter. Key words: Helmholtz coils; magnet; magnetic moment; flux;magnetic average reversible temperature oefficie cnt 1 概述 表 1 某一磁体在不同亥姆霍兹线圈上测得的 M 值 相对传统的铝镍钴磁体而言，高矫顽力的 C 8 C 3 M 永磁材料如铁氧体，钐钴，钕铁硼磁体不 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 形 cm m W b m W b *c m C? 3C3C3C3 状使用的更多。实际应用的高矫顽力磁性材料 ? 1 20 0. 04 40 5 16 . 2 长度一般比较短，可以充分利用它的B &H 线性 ? 2 20 0. 34 7 10 47 .3 2 16 .4 2 48 特性 。例如钐钴和钕铁硼的尺寸小于 3mm，在 这种情况下用感应线圈或霍尔探头来测量是不 0. 20 9 55 7 7. 7 1 6. 2 82 ? 3 29 合适的。用感应线圈来测量小的磁体是很难做 到样品和线圈位置固定得到重复的读数。当您 测量小磁体时，同样用霍尔探头(特斯拉计)测 量变得愈来愈不可靠，因为这种情况磁体的表 面和探头的距离影响非常大，必须精确确定探 头和样品表面的距离。Helmholtz 线圈解决了这 一困难。 2 磁体成品检验的三种开路测量方法 2.1 Hall 探头 / 高斯计测量磁体的表面 场，该方法由于原理简单，使用方面，被广泛使 用。但是，由于受到磁体测量位置H，a 元件的 ll 厚度，使用人员的水平的影响，测量数据差异很 大，因此除非供需双方统一测量仪器，严格 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 测量条件，否则不推荐此法用于磁体成品检验。 图 1 Helmholtz线圈的测量示意图 2.2 磁通计 / 线圈测量磁体的磁通。该方法 在一定程度上克服了 Hall 探头 / 高斯计方法的 Helmholtz 线圈用来产生小的均匀磁场，这一概 ? 后拿走磁体，此时磁通计显示的数据缺点，应大力推广，但是对于磁化方向尺寸较小 念可以反过来使用, 用于开路样品磁通测量。为该磁体的工作磁通量。的样品，该方法的缺点显而易见。 测量时应远离有磁场干扰的区域, 如:其它磁 磁矩(magnetic moment)4 2.3 Helmholtz 线圈 / 磁通计测量磁体的磁体，变压器，或者是荧光源。磁通计(磁矩是描述电流线圈的磁性质以及微观 Fluxmeter) 矩，该方法测量的是磁体沿磁化方向的总磁矩， 又称为磁通积分器(Flux 粒子物理性质的物理量。 integrator)。是一种利并且选择合同尺寸的亥姆霍兹，磁体在线圈中 用 RC 电子积分原理测量磁通的精密积分仪 4.1 磁矩测量方法 将亥姆霍兹线圈直接的位置对测量数据影响很小，是目前开路成品 连接到磁通计上，测 器，广泛应用于磁性材料的磁通和空间磁场的 磁体检验最方便，最准确的方法之一。虽然开路 测量。H量时把磁体放在线圈的中心位置(均匀区)，调elmholtz 线圈的测量原理:将串联连接 测量仅仅能确定退磁曲线上的某一点，无法反 节磁通计零点，然后把磁体移出线圈。磁体的开 起来的两线圈信号直接传送到磁通计, 测量时 映材料地全部特性。但是开路测量的优点是测 把磁体放在线圈的中心位置(均匀区),调节磁 路磁矩用公式(1)计算。 量简便、不破坏样品, 因而被广泛应用于成品 通计零点,然后把磁体移出线圈，使它与线圈轴 亥姆霍兹线圈应用公式: 检验。 平行.这个距离一般是75 ~100cm，这样做是让 磁矩 3 Helmholtz 线圈的结构特点和测量原理(1) M=Ф×C 样品对读数没有影响。(见图 1)3.1 Helmholtz 线圈开路测量由两部分组 3.2 亥姆霍兹线圈的测量步骤C 为线圈常数、Ф 为磁通计显示的磁通 成: Helmholtz 线圈和磁通计。Helmholtz 线圈 ? 将线圈的信号输出端同磁通计的信号 值。 (即常说的双线圈)是由两个完全相同的薄的平行的线圈组成，两线圈之间的距离与线圈的半 平均磁感应强度输入端连接。 径相等, 两线圈的信号串连连接起来。线圈的 B=J+μ0×H(2) ? 调节线圈内部的平台位置使平台的高框架和支撑体系必须是非金属的，线圈的半径 J 为磁极化强度，(表示单位体积内磁矩的 度合适于测量的要求。选择至少是最大被测样品的 2.5 倍，这一限制 ? 样品放置在线圈中心。矢量和)条件可以使所有的样品都处于线圈的均匀区 ? 将磁通计的复零按扭按一下，使得磁 J=M/V (3) 中。线圈匝数一般采用 100 或更多匝数。通常 通计的数据显示为零。 当外磁场 H 为零时，B=J 例:以线圈 1 测试值为例，计算磁体剩磁 任意温度下的样品开路可逆温度系数。所以磁矩和磁化强度可以作为磁场的参数来进 材料:N35UH 测量样品在任意温度下磁通值，根据计算行测量。 参考文献样品此温度下的剩余磁化强度，再根据可逆温 样品尺寸:6.25cm*10.0cm*2.2cm 3 样品体积:137.5cm当外磁场为零[1] Trout S R. [J]. IEEE Trans Magn, 1988, 度系数 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 (6)，计算样品在某温度范围内 24 (4 ): 2108- 2111.或者可以忽略，则: B?J 平均可逆温度系数。 3[2] Martin D L. [A]. Proceedings of the fifth J=M/V=16.2mWb/137.5 cm=0.1178 m Wb/ α= [Br (T) - Br (T0)]/ Br (T0) (T- T0) 2 ×cm=1.178T (6) international workshop on rare earth- cobalt 100% B=1.178T 用亥姆霍兹线圈磁通计测量样品可逆温permanent magnets and their applications[C]. 4.2 亥姆霍兹线圈测量样品磁矩 度系数，磁通计须有高显示位数和高分辨率，才 1981, 371- 401. 196 亥姆霍兹线圈测量样品磁矩的原理:小尺 能准确测量和计算样品的可逆温度系数。通常 寸样品可以看作一个磁偶极子，磁矩m 等于磁 大多数厂家只是用亥姆霍兹线圈和磁通表测量 化强度 M 乘以样品的体积 V。样品从亥姆霍兹产品磁通。 线圈中央平行线圈轴线移到线圈外对读数无影 6 磁瓦等扁平形状的磁体的测量 - - 磁瓦 响的某处时，与亥姆霍兹线圈连接的磁通计测 工装 量电压时间积分?Edt，这个?Edt 与样品磁矩 主要用于测量磁瓦等扁平形状的磁体。磁 瓦工装就是专门用于测量不同形状的瓦形或平 成正比。样品开路磁化强度为: 面磁体。单线圈是经典的磁场测量线圈，可测量 μ0 m z = C (4) 通过线圈包围的空间内的磁通量大小。平面线 ?Edt 圈就是由单线圈转换成的专门测量磁瓦磁片的 式中:m是磁矩在亥姆霍兹线圈轴线上的分量 工作面的磁通量。测量步骤:?按照磁瓦或磁片 z 0 =410)7Tm/A 是真空磁导率的长宽尺寸调节平面线圈上移动尺的位置，使 μπ×? E 是磁体在线圈中产生的感应电动势得上下位置标尺的示值等于磁体的宽度的一 C 是亥姆霍兹线圈常数。半、左右位置的标尺的示值等于磁体的长度一 如果样品相对于亥姆霍兹线圈来说比较 半。?将磁体与角尺的顶角紧密靠拢。?将磁通 小，则 C 是与样品体积和形状无关的常数。常 计的复零按扭按一下，使得磁通计的数据显示 数 C 可用样品来校准获得，也可由下式得到: 为零。?然后拿走磁体，此时磁通计显示的数据 C= 5 ?5 R/8N (cm) (5) 为该磁体的工作磁通量。 当 R 单位为 cm 时，C=1.397R/N(cm);当 R 7 振动样品磁强计(VSM) 单位为 inch 时，C=3.548R/N(cm);式中，Lake Shore的 7400系列振动样品 磁强计 R 是线圈半径，N 是每个线圈的匝数。VSM 是目前世界上灵敏度最高的振动样品磁 责任编辑:宋义 5 亥姆霍兹线圈测量样品可逆温度系数强计，它可以保证至少达到5 X10- 7emu。原理: ,上 接 64 页 , 2.3.1 初期投入对比:(见 下部层组时若保持矿井规模在设计水平，可以和因素并结合矿井的设计生产能力，进行 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 表 3)。比较，择优选取符合矿井具体条件、系统简单、重新采用机车运输。在采用机车运输前需从初 2.3.2长期投入对比 :(见表4 )。环节少、运营费用低、效能高的运输方式。只有次投入和长期投入上结合矿井服务年限综合 3 产量规模与运输方式综合分析分析，当矿井剩余服务年限大于8 年时，有效 运输方式与矿井生产能力相配套，才有可能实 根据对两种运输方式运输能力计算以及 益，当剩余服务年限小于8 年时，没有效益。若 现矿井的高产高效。 不同运输方式选择的经济对比、分析后，可以 稳定矿井规模需对下部层组生产环节进行技 参考文献 得出以下结论:两种大巷运输方式初期投入基 术环节改造时，应采用连续化运输。 [1]煤矿电工手册.煤炭工业出版社. 本相当，长期投入部分比较来说皮带连续化运 4 结论[2]采矿工程设计手册.煤炭工业出版社，ISBN输较大，针对于正阳煤矿西翼采区的煤层赋存 通过对鸡西矿业集团正阳煤矿西翼主运 7-5020-1956-1/TD802-62. [3]煤炭工业矿井设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 .煤炭工业出版社， 状况及设计能力看开采不同的层组，应选取不 道大巷运输方式的技术、经济对比分析，可以 同的运输方式。 得出如下结论: GB50215-2005. 3.1 矿井回采上部层组时，大巷运输采用 4.1 当矿井规模在 45 万 t/a 以下时，采取[4] 煤炭建设井巷工程消耗量定额 (2007 基 架线电机车牵引 3 吨矿车运送原煤，架线式电 机车运输较经济。价)， 煤炭工业出版社 ，ISBN978 7 5020 --- 3257-9. 机车牵引 1 吨矿车担负辅助运输任务，更经济 4.2 当矿井规模在45 :60 万 t/a 之间时 [5] 煤炭建设机电安装工程消耗量定额(. 2007一些。 大巷运输方式选择机车运输和选择连续化运 3.2 矿井回采中部层组时，为了使矿井运 输各有优劣，在矿井服务年限较长、有技术改 基价)，煤炭工业出版社IS，BN978 7 5020 --- 3258-6. 输能力与西翼采区设计能力相匹配，大巷运输 造条件的情况下优先考虑连续化运输;反之则 需采用皮带连续化运输运送原煤，架线式电机 作者简介:于春贵(1969,4~ ), 毕业于黑龙以选择机车运输为宜。 4.3 当矿井生产规模在90 万 t/a 以上时，江省鹤岗职工大学采矿工程专业，大专学历，车牵引 1 吨矿车担负辅助运输任务，方能满足