一种磁性材料B-H特性非接触式测量方法和系统

本发明涉及电力电子技术和通信原理领域，尤其涉及一种磁性材料b-h特性非接触式测量方法和系统。

背景技术：

1、磁性材料的b-h特性是探究磁性材料应用领域的一个很重要的因素，对磁性材料的b-h特性的快速测量能够帮助各种磁性材料在各种应用中发挥出其最佳性能，同时帮助各种磁性材料选择合适的工作频率，降低磁化带来的能量损耗。

2、此外，虽然接触式测量技术也可应用于不同磁性材料的b-h特性检测，但在对不同磁性材料b-h特性的研究过程中，接入式的测量方法受制于待测磁性材料样的形状、表面氧化物、污染材料等因素的限制，且接触式测量可能使待测磁性材料的表面污染。目前接触式测量已经经过了相当长的发展阶段，各方面的技术提升到达一个瓶颈，且依然无法克服接触式测量所必须面临的待测磁性材料与测量仪器接触所产生的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了一种磁性材料b-h特性非接触式测量方法和系统。

2、本发明采用的技术方案具体如下：

3、一种磁性材料b-h特性非接触式测量系统，系统包括微控制器、功率放大电路、磁场测量模块、第一滤波电路、第二滤波电路；

4、所述的磁场测量模块(3)包括激励线圈l1、测量线圈l2和补偿变压器t1；激励线圈l1与补偿变压器t1的原边串联,串联后两端与功率放大电路相连；测量线圈l2与补偿变压器t1的副边串联；所述激励线圈l1与测量线圈l2以同心圆的形态同向缠绕于一个平面，构成激励-测量线圈对，被测磁性材料放置于该平面的表面；激励线圈l1与测量线圈l2之间的互感与补偿变压器t1原副边的电感值相同；

5、所述微控制器控制输出正弦波至功率放大电路，功率放大电路输出激励信号至磁场测量模块；第一滤波电路的输入端与激励线圈l1侧相连，输出端与微控制器的输入端连接，用于获取激励线圈l1侧的电流作为激励电流信号并输入至微控制器；第二滤波电路的输入端与测量线圈l2与补偿变压器t1的副边串联后的两端连接，输出端与微控制器的输入端连接，用于获取感应电压信号并输入至微控制器。

6、进一步地，还包括上位机，微控制器将检测得到的电流信号数据与电压信号数据发送给上位机，由上位机完成数据分析获得磁性材料b-h特性。

7、进一步地，所述上位机还用于设置指令控制微控制器所控制的输出至功率放大电路的正弦信号的频率、幅值。

8、进一步地，所述微控制器通过以太网实现与上位机的快速双向通信。

9、进一步地，所述正弦波的频率范围为10hz～100khz。

10、一种基于所述系统的磁性材料b-h特性非接触式测量方法，包括以下步骤：

11、将被测磁性材料放置于激励-测量线圈对的表面，微控制器控制输出正弦波至功率放大电路，功率放大电路输出激励信号至磁场测量模块；磁场测量模块输出激励电流信号和感应电压信号，分别经第一滤波电路和第二滤波电路输入到微控制器；

12、基于微控制器获取的激励电流信号和感应电压信号数据，将感应电压信号数据作x轴，将激励电流信号数据根据当前频率前移90°相位作y轴，作出xy散点图，多次描点后得到对应频率下该被测磁性材料的b-h曲线形状。

13、进一步地，还包括：

14、通过扫频的方法记录各个频率下b-h曲线包围的面积，求出最小包围面积对应的频率，获得被测磁性材料的最佳工作频率。

15、本发明的有益效果是：本发明可以通过mcu控制激励信号的频率，且通过补偿线圈消除激励线圈及周围磁场对测量线圈的干扰，基于磁场感应非接触地测量被测材料在不同频率下的b-h曲线形状。本发明可以在不接触的情况下快速通过扫频的方式确定不同磁性材料的最佳工作频率。与接触式测量方法相比，该测量方法可以有效避免待测材料与测量仪器接触所产生的诸多问题。

技术特征：

1.一种磁性材料b-h特性非接触式测量系统，其特征在于：系统包括微控制器(1)、功率放大电路(2)、磁场测量模块(3)、第一滤波电路(4)、第二滤波电路(5)；

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括上位机(pc)，微控制器(1)将检测得到的电流信号数据与电压信号数据发送给上位机(pc)，由上位机(pc)完成数据分析获得磁性材料b-h特性。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述上位机(pc)还用于设置指令控制微控制器(1)所控制的输出至功率放大电路(2)的正弦信号的频率、幅值。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述微控制器(1)通过以太网实现与上位机(pc)的快速双向通信。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述正弦波的频率范围为10hz～100khz。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述系统的磁性材料b-h特性非接触式测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明公开了一种磁性材料B‑H特性非接触式测量方法和系统，包括微控制器、功率放大电路、磁场测量模块、第一滤波电路、第二滤波电路等；本发明通过补偿线圈消除激励线圈及周围磁场对测量线圈的干扰，基于磁场感应非接触地测量被测材料在不同频率下的B‑H曲线形状。基于此平台，可以在不接触的情况下快速通过扫频的方式确定不同磁性材料的最佳工作频率。与接触式测量方法相比，该测量方法可以有效避免待测材料与测量仪器接触所产生的诸多问题。

技术研发人员：刘艺雯,王惜昀,吴双,吴建德,何湘宁
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14