一种基于复数磁导率筛选磁芯的方法与流程

1.本发明涉及磁芯筛选方法技术领域，特别涉及一种基于复数磁导率筛选磁芯的方法。


背景技术：

2.磁芯的复数磁导率是关键技术指标，在实际应用中，为更好地实现产品性能，需要筛选出符合一定范围的复数磁导率的磁芯，因此，需要先获取磁芯的复数磁导率。
3.复数磁导率μ又分为实部μ’与虚部μ”，由于电路形式的不同又细分为串联与并联，具体地，串联实部：μs’、串联虚部：μs”、并联实部：μp’、并联虚部：μp”。
4.目前获取复数磁导率的方法较为复杂，需要测试如电感、阻抗、频率等多组数据才能得到复数磁导率，计算相对复杂，测试速度慢。另一方面，目前市面上磁芯复数磁导率的测试方法所用的仪器较少，大部分都采用测量加计算的方法，因为能测量磁导率的仪器价格昂贵，且不能满足生产的快速测试，尽供实验实使用。英国稳科生产的6500b系列分析仪可以测量复数磁导率，其测量频率可达5m-120mhz，但价格也需15-35万人民币，而磁芯使用频率大都数低于200khz，如果用稳科的6500b就有点浪费了，且一般的企业也无法承受这个高昂的费用。
5.lcr测试仪是能够测量电感，电容，阻抗的仪器，但将lcr测试仪应用到磁芯复数磁导率的数据获取时，需要解决将仪器的测量值采集到电脑用于程序运算的问题。这是因为仪器设备厂商不提供采集程序代码，但是仪器提供了数据接口，所以要想进行二次开发运算，利用仪器的测试值通过数据接口采集到电脑，因此需要专门编写采集程序。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种基于复数磁导率筛选磁芯的方法，提供了一种快速筛选出符合要求的磁芯的方案，解决现有技术存在的筛选步骤繁杂、数据获取速度慢、数据获取成本高以及二次开发运算中数据采集的问题，避免了手工输入数据的各种不足，同时，也无需购置新设备，节约了成本。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种基于复数磁导率筛选磁芯的方法，包括如下步骤：
9.s1、将单匝闭环的磁芯放置在测试架上；
10.s2、将数据采集装置的两个测试夹分别经磁芯两端穿入磁芯内并相互夹紧，使夹紧后的测试夹保留在磁芯内；通过数据采集装置采集所述磁芯的串联电感ls和品质因数q，并记录为字符串信息；
11.s3、使所述数据处理装置与数据采集装置通信连接，将步骤s2的字符串信息写入至数据处理装置，经数据处理装置读取，将字符串信息转化为数值信息；
12.s4、所述数据处理装置读取步骤s3的数值信息，基于计算公式a得到所述磁芯复数磁导率的串联实部μs’和串联虚部μs”，其计算公式a如下：
[0013][0014][0015]
式中，μs’和μs”分别是复数磁导率的串联实部和串联虚部，ls是磁芯的串联电感，le是磁芯磁路的等效长度，ae是磁芯的等效截面积，q是磁芯的品质因数，π是圆周率。
[0016]
s5、根据s4步骤所得的串联复数磁导率的串联实部μs’和串联虚部μs”，基于计算公式b得到所述磁芯复数磁导率的并联实部μp＇和并联虚部μp＂，其计算公式b如下：
[0017][0018][0019]
式中，μs’和μs”分别是复数磁导率的串联实部和串联虚部，μp＇和μp＂分别是复数磁导率的并联实部和并联虚部，q是所述磁芯的品质因数；
[0020]
s6、基于设定的串联实部μs’、串联虚部μs”、并联实部μp＇和并联虚部μp＂的数值范围，将步骤s4、s5计算所得的串联实部μs’、串联虚部μs”、并联实部μp＇和并联虚部μp＂在设定范围内的磁芯筛选出来。
[0021]
本发明通过数据处理装置将数据采集装置的字符串信息转化为数值信息，再对数值信息进行二次开发运算，同时，结合计算公式，只需要获取电感ls数值信息和品质因数q数值信息便可获取磁芯的复数磁导率，从而快速筛选出符合要求的磁芯，该磁芯的复数磁导率在规定范围内。
[0022]
进一步地，所述数据处理装置内设定有用于将字符串信息转化为数值信息的数据采集程序。
[0023]
进一步地，所述数据采集程序包括如下步骤，所述数据采集程序工作界面的通讯端口、波特率、比特率的设定与所述数据采集装置的通讯端口、波特率、比特率的设定一致，使所述数据处理装置与数据采集装置通信连接。
[0024]
进一步地，步骤s3包括：
[0025]
s31、将数据采集装置的字符串信息写入数据采集程序后，所述数据采集程序对所述字符串信息进行读取；
[0026]
s32、所述数据采集程序将该字符串信息进行拆分成两段字符串信息，两段字符串信息之间设置有分隔符进行分隔，所述分隔符前的字符串信息为串联电感ls的字符串信息，所述分隔符后的字符串信息为品质因数q的字符串信息；
[0027]
s33、将步骤s32中串联电感ls的字符串信息通过转化为串联电感ls的数值信息；将步骤s32中品质因数q的字符串信息通过转化为品质因数q的数值信息；
[0028]
s34、将步骤s33所得的数值信息通过显视控件显示。
[0029]
进一步地，所述步骤s31还设定有字符串信息总量，读取到所述字符串信息总量后
就停止读取。
[0030]
进一步地，所述步骤s32中，设定有第一字符串长度x1和第二字符串长度x2，所述字符串信息的长度通过所述分隔符分隔成两个长度的字符串信息，所述分隔符前的字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1，所述分隔符后的字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2，先读取所述分隔符前的所述第一字符串长度x1的字符串信息，将其记录为所述串联电感ls的字符串信息，再读取所述分隔符后的所述第二字符串长度x2的字符串信息，将其记录为所述品质因数q的字符串信息。
[0031]
进一步地，还包括所述第一字符串长度x1和第二字符串长度x2的校验方法，所述校验方法包括：先设定第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
，通过第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
对所述字符串信息进行拆分获得两段字符串信息，将分隔符前的字符串信息设定为第一字符串信息，将分隔符后的字符串信息设定为第二字符串信息，并将第一字符串信息和第二字符串信息分别转化为第一数值信息和第二数值信息，再来判断第一数值信息和第二数值信息是否与数据采集装置上显示的串联电感ls的数值和品质因数q的数值相等，当判断为是时，则第一预设字符串长度x
10
即为第一字符串长度x1、第二预设字符串长度x
20
即为第二字符串长度x2，当判断为否时，则修改第一预设字符串长度x
10
的长度值和第二预设字符串长度x
20
的长度值，再次进行检验。
[0032]
进一步地，步骤s33中，将所述字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1的字符串信息转化为数值信息，即得到串联电感ls的数值信息；将所述字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2的字符串信息转化为数值信息，即得到品质因数q的数值信息。
[0033]
进一步地，为降低本发明的测试成本，所述数据采集装置为lcr测试仪。lcr数字电桥含有数据接口，如：rs232、rs485、gpib接口、usb接口等。
[0034]
本发明的有益效果：
[0035]
1、本发明通过数据处理装置将数据采集装置的字符串信息转化为数值信息，再对数值信息进行二次开发运算，同时，结合计算公式，只需要获取电感ls数值信息和品质因数q数值信息便可获取磁芯的复数磁导率，从而快速筛选出符合要求的磁芯，该磁芯的复数磁导率在规定范围内。
[0036]
2、通过数据采集程序，将数据采集装置的测试值通过数据接口采集到计算机进行二次开发运算，解决将数据采集装置的测量值采集到计算机用于程序运算的问题，该数据采集程序运行稳定、速度快。
[0037]
3、本发明采用lcr测试仪作为数据采集装置，降低了测试成本。
附图说明
[0038]
图1为本发明实施例中的程序工作界面一示意图；
[0039]
图2为本发明实施例中的程序工作界面二示意图；
[0040]
图3为本发明实施例中的程序工作界面三示意图。
具体实施方式
[0041]
为了使本发明的技术方案、目的及其优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的解释说明。
[0042]
一种基于复数磁导率筛选磁芯的方法，包括如下步骤：
[0043]
s1、将单匝闭环的磁芯放置在测试架上；
[0044]
s2、将数据采集装置的两个测试夹分别经磁芯两端穿入磁芯内并相互夹紧，使夹紧后的测试夹保留在磁芯内；通过数据采集装置采集所述磁芯的串联电感ls和品质因数q，并记录为字符串信息；
[0045]
本实施例中，数据采集装置为lcr测试仪，具体为th2816a电桥，其通讯端口为com3，波特率设定为9600，数据比特为8。此时，将th2816a电桥进行校正调试后，将测试项目设定为ls-q测试页面，并对th2816a电桥进行开路与短路清零。
[0046]
s3、使所述数据处理装置与数据采集装置通信连接。具体地，该数据处理装置内设定有用于将字符串信息转化为数值信息的数据采集程序。测试开始前，开启lcr测试仪的电源，开启计算机，打开数据处理装置内设定的数据采集程序的程序工作界面，如图1所示，选择“数据采集”页面，选择通讯端口为com3，波特率设定为9600，数据比特为8，上述技术参数与lcr测试仪的技术参数设定保持一致，利用传输线将所述数据采集装置与数据处理装置进行串行通信，实现所述数据采集装置串口与所述数据处理装置之间的通信。
[0047]
然后将步骤s2的字符串信息写入至数据处理装置，经数据处理装置读取，将字符串信息转化为数值信息；具体包括如下步骤：
[0048]
s31、将数据采集装置的字符串信息写入数据采集程序后，所述数据采集程序对所述字符串信息进行读取。为防止包括数据采集程序重复地写入字符串信息，该步骤还设定有字符串信息总量，读取到所述字符串信息总量后就停止读取，可进一步提高运行速度、避免死机。
[0049]
s32、所述数据采集程序将该字符串信息进行拆分成两段字符串信息，两段字符串信息之间设置有分隔符进行分隔，所述分隔符前的字符串信息为串联电感ls的字符串信息，所述分隔符前的字符串信息为品质因数q的字符串信息。具体地，设定有第一字符串长度x1和第二字符串长度x2，所述字符串信息的长度通过所述分隔符分隔成两个长度的字符串信息，所述分隔符前的字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1，所述分隔符后的字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2，先读取所述分隔符前的所述第一字符串长度x1的字符串信息，将其记录为所述串联电感ls的字符串信息，再读取所述分隔符后的所述第二字符串长度x2的字符串信息，将其记录为所述品质因数q的字符串信息。。
[0050]
在测试前，需要对第一字符串长度x1和第二字符串长度x2进行校验，该校验方法包括：先设定第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
，通过第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
对所述字符串信息进行拆分获得两段字符串信息，将分隔符前的字符串信息设定为第一字符串信息，将分隔符后的字符串信息设定为第二字符串信息，并将第一字符串信息和第二字符串信息分别转化为第一数值信息和第二数值信息，再来判断第一数值信息和第二数值信息是否与数据采集装置上显示的串联电感ls的数值和品质因数q的数值相等，当判断为是时，则第一预设字符串长度x
10
即为第一字符串长度x1、第二预设字符串长度x
20
即为第二字符串长度x2，当判断为否时，则修改第一预设字符串长度x
10
的长度值和第二预设字符串长度x
20
的长度值，再次进行检验。
[0051]
s33、将步骤s32中串联电感ls的字符串信息通过转化为串联电感ls的数值信息；将步骤s32中品质因数q的字符串信息通过转化为品质因数q的数值信息；具体地，将所述字
符串信息的长度为所述第一字符串长度x1的字符串信息转化为数值信息，即得到串联电感ls的数值信息；将所述字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2的字符串信息转化为数值信息，即得到品质因数q的数值信息。
[0052]
s34、将步骤s33所得的数值信息通过显视控件显示。
[0053]
步骤s3在数据处理装置的工作界面如图2所示，工作界面中选择页面为“参数输入”，输入磁芯的等效截面积ae、磁芯磁路的等效长度le；获得磁芯的串联电感ls数值信息和品质因数q数值信息。
[0054]
s4、所述数据处理装置读取步骤s3的数值信息，基于计算公式a得到所述磁芯复数磁导率的串联实部μs’和串联虚部μs”，其计算公式a如下，
[0055][0056][0057]
式中，μ＇和μ＂分别是复数磁导率的串联实部和串联虚部，ls是所述磁芯的串联电感，le是磁芯磁路的等效长度，ae是磁芯的等效截面积，q是所述磁芯的品质因数，π是圆周率。
[0058]
s5、根据s4步骤所得的串联复数磁导率的串联实部μs’和串联虚部μs”，基于计算公式b得到所述磁芯复数磁导率的并联实部μp＇和并联虚部μp＂，其计算公式b如下，
[0059][0060][0061]
式中，μs’和μs”分别是复数磁导率的串联实部和串联虚部，μp＇和μp＂分别是复数磁导率的并联实部和并联虚部，q是所述磁芯的品质因数。
[0062]
通过上述计算公式的运算得到复数磁导率的串联实部、串联虚部、并联实部和并联虚部，并在工作界面中“磁导率测试”页面显示出来，便可读取串联实部、串联虚部、并联实部和并联虚部的数据，至此，测试完成，占击“停止测试”。如图3所示。
[0063]
s6、基于设定的串联实部μs’、串联虚部μs”、并联实部μp＇和并联虚部μp＂的数值范围，将步骤s4、s5计算所得的串联实部μs’、串联虚部μs”、并联实部μp＇和并联虚部μp＂在设定范围内的磁芯筛选出来。
[0064]
按照上述步骤，因生产工艺或产品设计需求，需挑选出磁芯在不同频率下复数磁导率范围如下表所示的的磁芯：
[0065][0066][0067]
选定样品1、样品2、样品3、样品4、样品5进行基于复数磁导率的筛选，上述样品1、样品2、样品3、样品4、样品5均为单匝环形磁芯，外形尺寸均为28cm*19cm*10cm，各样品的等效截面积ae、磁路等效长度le如下表所示：
[0068]
组别等效截面积ae(cm^2)磁路等效长度le(cm)样品10.367.38样品20.367.38样品30.367.38样品40.367.38样品50.367.38
[0069]
将上述样品1、样品2、样品3、样品4、样品5分别在不同频率下按照计算公式a、b进行复数磁导率的测试，其结果如下表如示：
[0070][0071]
上述结果表明，本实施例的筛选方法每个样品仅用了0.5秒的时间使获得了复数磁导率的数值信息，根据获得了复数磁导率的数值信息，将落入设定的复数磁导率范围内的磁芯筛选出来。本发明通过数据处理装置将数据采集装置的字符串信息转化为数值信息，再对数值信息进行二次开发运算，同时，结合计算公式，只需要获取电感ls数值信息和品质因数q数值信息便可获取磁芯的复数磁导率，从而快速筛选出符合要求的磁芯，该磁芯的复数磁导率在规定范围内。
[0072]
以上所述仅为本发明的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明的实施原理前提下，依然可以对所述实施例进行修改，而相应修改方案也应视为本发明的保护范围。