非晶纳米晶合金测试方法第1部分：环形试样交流磁性能

非晶纳米晶合金测试方法第1部分：环形试样交流磁性能

国家标准 GB/T19346.1一2017 代替GB/T193462003 非晶纳米晶合金测试方法 第1部分:环形试样交流磁性能 Am0orphoIsandnan0crystalinealloysmeasurementmethods 'art1.ACmagneticpropertiesytheuseofringspeeimens 2017-02-28发布 2017-11-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB;/T19346.1一2017 非晶纳米晶合金测试方法 第1部分环形试样交流磁性能 范围 GB:/T19348的本部分规定了非晶纳米晶合金卷绕环形试样交流磁性能的测量方法 本部分适用于测量各种变压器和电感类元器件以及磁屏蔽用的非晶纳米晶软磁合金在50H2 200kHz频率范围内的相对幅值磁导率、比总损耗、比视在功率等交流磁性能 如果有合适的经过校准 的仪器,频率上限可延伸到1MHz,但此时再现性应适当放宽要求 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2900.1电工术语基本术语 GB/T9637电工术语磁性材料与元件 术语和定义 GB/T2900.1及GB/T9637界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 比总损耗speeifietotalloss 单位质量的均匀磁化材料所吸收的总功率,单位为瓦特每千克(w/kg) 3.2 比视在功率speeifieapparentpower 比表观功率 传递给单位质量的均匀磁化材料的总视在功率,单位为伏安每千克(VA/kg) 通则 4.1试样 4.1.1非晶纳米晶软磁合金交流磁性能的测量使用由带材卷绕而成的环形试样 如无专门要求，绕制 试样时带材表面不采取绝缘措施 mm士2mm， 4.1.2推荐的试样内径为35 1,试样的外径与内径之比应小于1.25 如果需要采用其他尺 寸的试样,应在测量报告中说明 4.1.3试样应平整,无毛刺,变形等缺陷 4.1.4试样在测量前应经过适当的热处理 试样在热处理过程中,应使用非铁磁性金属或陶瓷衬环支 撑试样内窗口,以防止试样发生变形 衬环的直径应略小于试样内径,高度与试样相当 试样热处理应 在保护气氛中进行,以防止表面氧化
GB/T19346.1一2017 4.1.5试样的外径和内径用最小分度值不大于0.02mm的量具测量,试样的质量用检定分度值不大于 试样质量0.1%的天平称量 4.1.6试样的平均磁路长度按式(1)计算 (D 土 l= 2 式中 试样的平均磁路长度,单位为米(m); lm 试样外径,单位为米(m); 试样内径,单位为米(m) 4.1.7试样的有效截面积按式(2)计算 2m TpmD十 式中 试样的横截面积,单位为平方米(m); A 试样的质量,单位为千克(kg); n 材料的密度,单位为千克每立方米(kg/m=); 试样外径,单位为米(m). 试样内径,单位为米(m) 4.1.8试样在测量前应装人由非铁磁性绝缘材料制成的保护盒中 保护盒的内腔尺寸应在保证所放 人试样不受外力的前提下尽量小 4.1.9试样在测量前应进行交流退磁 4.2绕组 绕组数量和匝数取决于所使用的测量设备和方法 测量前,在装有试样的保护盒上分别绕制一 4.2.1 一个次铁绕组 绕组应均匀地绕制在保护盒上 次拨绕维应紧密地绕副在保护盒的整个 个初级绕组和一 周长上 应保证绕组所用导线的绝缘层不被保护盒边角损坏,初级绕组和次级绕组之间应保证良好的 电气绝缘 4.2.2在高于工频的频率下测量时,应使用具有较低介电损耗绝缘层的导线 在保证测量条件的前提 下尽可能减少绕组匝数和引线长度以减小绕组的分布参数造成的影响 4.3测量环境 如无特殊要求,测量应在温度23C士5C,相对湿度小于90%的室内环境下进行 测量用主要仪器 5.1交流磁化电源: 频率范围:50Hz~200kHz; aa 频率稳定性:士0.01%/3 b min c 输出电压稳定性:士0.1%/3 min; d)输出功率:大于50VA; 输出电压:0V50V e 5.2数字平均值电压表: 频率范围;50Hz200kHz a
GB;/T19346.1一2017 b 测量范围;l0mV100V 输人阻抗:电阻不小于1MQ;电容不大于150pF 5.3数字有效值电压表: 频率范围,50Ha一200kHz a b 测量范围:10mV~100V c 输人阻抗电阻不小于1MQ;电容不大于150pF 5.4数字峰值电流表: 频率范围:50Hz~200kHz; a b 测量范围;lmA10A 5.5电压模数转换器 a 频率范围50Hz一200kHz; b 测量范围:10mV100V 电压电流两个通道应同步采集 c 5.6功率表 电压回路的输人阻抗:电阻不小于1MQ;电容不大于150pF; a b)能够在低功率因数(cos=0.1)下使用 5.7测量所采用的计量仪表和器具应定期校准 伏-安法测量磁导率和磁化曲线 6.1测量原理 用伏-安法测量磁导率和磁化曲线的原理示意图见图1 说明: 交流电源(通常是一个振荡信号发生器和功率放大器); A 峰值电流表,也可由一只无感精密电阻器及与其并联的峰值电压表组成 H 频率计; 初级绕组; N 次级绕组; Osc 示波器; V 平均值电压表 V 有效值电压表 图1伏-安法电路示意图 6.2次级电压波形 如无特殊要求,应保证测量时的次级电压波形为正弦,即波形系数为1.111士0.011 波形系数可由 并联在次级绕组两端的有效值电压表V读数与平均值电压表V读数的比值求得 应注意,当所用平
GB/T19346.1一2017 均值电压表V为正弦有效值刻度时,所显示的数值是电压平均值的1.1l1倍 6.3磁场强度的测量 测量所需的磁场强度按式(3)计算 N H= l 式中 磁场强度,单位为安培每米(A/m); N 初级绕组的匝数; 磁化电流,单位为安培(A); 试样平均磁路长度,单位为米(G m 6.4磁通密度的测量 次级电压应采用平均值电压表V测量 磁通密度按式(4)计算 U|=4fABN 式中 U 次级电压整流后的平均值,单位为伏特(V); 频率,单位为赫兹(H2); 试样的横截面积,单位为平方米(m); A 磁通密度的峰值,单位为特斯拉(T); N 次级绕组的匝数 6.5相对幅值磁导率的测量 相对幅值磁导率按式(5)计算 房 (5 ， A 式中: 相对幅值磁导率 " 磁通密度的峰值,单位为特斯拉(T) 真空磁导率4T×10-7',单位为亨利每米(H/m); " -磁场强度的峰值,单位为安培每米(A/m. 6.6磁化曲线的测量 测量前,应对试样退磁,从一个不小于矫顽力10倍的磁场强度开始，缓慢减小磁化电流的相应幅值 至零,退磁频率等于或小于测量频率 试样退磁后,逐步增大磁场强度并测得相应的磁通密度,可绘出 磁化曲线 用功率表测量比总损耗 .1测量原理 用功率表测量比总损耗的原理示意图见图2.
GB;/T19346.1一2017 说明 交流电源(通常是一个振荡信号发生器和功率放大器) 频率计 H 初级绕组; N 次级绕组 示波器; OSC w 功率表; 平均值电压表; 有效值电压表 图2用功率表测量比总损耗的电路示意图 7.2次级电压波形 如无特殊要求,应保证测量时的次级电压波形为正弦,即波形系数为1.lll士0.011 波形系数可由 并联在次级绕组两端的有效值电压表V读数与平均值电压表V读数的比值求得 应注意,当所用平 均值电压表V为正弦有效值刻度时,所显示的数值是电压平均值的1.111倍 7.3比总损耗的测量 7.3.1增大初级绕组N,的电流,直到电压表V显示整流后的电压平均值)的电压值与由式(4)计算得 出的磁通密度峰值相对应 记录两个电压表V和V的测量值,按照7.2的要求计算和确认次级电压波形的波形系数,然后 7.3.2 记录功率表w的测量值尸m 7.4比总损耗的确定 7.4.1功率表w测得的功率P包含了次级回路中仪表消耗的功率 在次级电压基本为正弦的条件 下,次级回路中仪表消耗的功率近似值等于(1.111|'/R 试样的总损耗P按式(6)计算 a1.ll1l|可| " P = R 式中 试样的总损耗,单位为瓦特(w) ” P 功率表测得的功率,单位为瓦特(w) 初级绕组的匝数; N N 次级绕组的匝数; 次级电压整流后的平均值,单位为伏特(V); 与次级绕组连接的仪表总的等效电阻,单位为欧姆(Q. R
GB/T19346.1一2017 7.4.2 比总损耗尸,按式(7)计算 P P，= m 式中 P 试样的比总损耗,单位为瓦特每千克(w/kg): P -试样的总损耗,单位为瓦特(w); -试样的质量,单位为千克(kg). n 8 用数字方法测量磁性能 8.1测量原理 用数字方法测量磁性能的原理示意图见图3 说明 交流电源通常是一个振荡信号发生器和功率放大器); 无感精密电阻器 N 初级绕组; N 次级绕组; VR -用于测量磁化电流的电压数模转换器; V -用于测量次级电压的电压数模转换器 图3数字方法测量磁性能的电路示意图 8.2次级电压波形 如无特殊要求,应保证测量时的次级电压波形为正弦,即波形系数为1.ll1士0.011 波形系数可由 次级绕组两端电压的有效值与平均值的比值求得 8.3磁场强度的测量 测量所需的磁场强度按式(8)计算 N H()=U.( Rl， 式中: H(t 时刻的磁场强度,单位为安培每米(A/m); N -初级绕组的匝数;
GB;/T19346.1一2017 R -与初级绕组串联的无感精密电阻器的电阻值,单位为欧姆(Q); -试样的平均磁路长度,单位为米(m); m U.( -时刻无感精密电阻器R两端的电压,单位为伏特(V) 8.4磁通密度的测量 在次级电压保持正弦变化的前提下,试样中的磁通密度按式(9)计算 9 B()=NU,()di十B(o) 式中 B( 一!时刻的磁通密度,单位为特斯拉(T); N 次级绕组的匝数 '时刻的次级电压,单位为伏特(V); U.t 使B()对时间的平均值为零的一个值 B(0) 8.5相对幅值磁导率的测量 相对幅值磁导率按式(10)计算 B 10 H M. 式中: 相对幅值磁导率; 磁性常数4x×10-7,单位为享利每米(H/m): o B -磁通密度的峰值,单位为特斯拉(T); 磁场强度的峰值,单位为安培每米(A/m). 8.6交流磁化曲线的测量 试样经退磁后,逐步增大磁场强度并测得相应的磁通密度,可绘出磁化曲线 8.7比总损耗的测量 比总损耗尸,等于由磁通密度且值和磁场强度H值构成的瞪滞回线的面积,拨式(a)计算 N U(t)U,(t)d P，= 11 N 个 式中: -试样的比总损耗,单位为瓦特每千克(w/kg); P -频率,单位为赫兹(Hz); 初级绕组的匝数; N 次级绕组的匝数; -试样的质量,单位为千克(kg); n R -用于测定磁化电流与初级绕组串联的无感精密电阻器的电阻值,单位为欧姆(n); 周期,1/f,单位为秒(s); U(e) '时刻用于测定磁化电流的无感精密电阻器两端的电压,单位为伏特(V); U,(t) 时刻时次级电压,单位为伏特(V) 8.8比视在功率的测量 比视在功率按式(12)计算
GB/T19346.1一2017 uUUuU S,= (12 NmR mR 式中 S. -试样的比视在功率,单位为伏安每千克(VA/kg) N 初级绕组的匝数; N 次级绕组的匝数 U 初级绕组两端的电压有效值,单位为伏特(V): 次级绕组两端的电压有效值,单位为伏特(V); U. U 无感精密电阻器R两端的电压有效值,单位为伏特(V); 试样的质量,单位为千克(kg) nn R -与初级绕组串联的无感精密电阻器的电阻值,单位为欧姆(Q) 再现性和不确定度 9.1相对幅值磁导率、比总损耗和比视在功率的再现性用相对标准差来表示,其数值应符合表1要求 表1相对幅值磁导率、比总损耗和比视在功率的再现性要求 测量频率 物理性能 >50Hz20kHz >20kHz200kHz 3% 相对幅值磁导率 比总损耗 <3% <5% 3 5 比视在功率 9.2应识别测量中影响测量不确定度的因素,评估并报告测量结果的不确定度 10 测量报告 测量报告应包含以下内容: a)本部分编号 b)试样基本参数;试样的名称,编号、质量、密度、尺寸,有效截面积体积等 测量条件绕组匝数、测量频率、磁场强度或磁通密度、波形系数等; d 使用的测量方法; e 环境温度和湿度; 测量结果和不确定度

非晶纳米晶合金测试方法第1部分：环形试样交流磁性能GB/T19346.1-2017

随着现代工业的不断发展，对材料性能的要求越来越高，非晶纳米晶合金因其优异的物理性质而备受关注。而如何准确测试这些材料的性能则成为了当前研究的重点之一。GB/T19346.1-2017是我国针对非晶纳米晶合金测试方法的规范性文件，其中第1部分介绍了环形试样交流磁性能的测试方法。

测试原理

非晶纳米晶合金的交流磁性能受到多种因素的影响，包括晶粒尺寸、结构缺陷、外部应力等。环形试样交流磁性能测试的原理是通过在交流磁场中施加不同的电流和频率，测量试样的反应，进而获得材料在不同条件下的磁性能参数。

实验设备

环形试样交流磁性能测试需要一些专用的设备，包括：

• 电源：提供稳定的电流和频率信号，保证实验的准确性；
• 电感器：用于产生高强度、高频率的磁场；
• 振荡器：控制电感器输出的频率及波形等参数；
• 放大器：将试样反应信号放大后传送给示波器或者记录仪等设备。

操作步骤

进行环形试样交流磁性能测试需要严格按照GB/T19346.1-2017标准的规定进行，具体操作步骤如下：

1. 制备试样：根据标准要求，制备符合尺寸和形状要求的环形试样；
2. 安装试样：将试样安装在电极片上，并将电极片固定在磁场中心位置；
3. 测量电路：按照标准要求接入测试电路，包括电源、电感器、振荡器和放大器等设备；
4. 调试参数：根据标准要求进行电流和频率的调试，使得磁场的强度及频率符合测试要求；
5. 测试记录：启动相应的测试设备，记录试样在不同条件下的磁性能参数。

通过上述操作步骤，可以获得材料在交流磁场中的磁化曲线、各种磁参量等信息，为后续的研究提供重要依据。

总结

GB/T19346.1-2017规范< WZ>

总结

GB/T19346.1-2017规范了非晶纳米晶合金环形试样交流磁性能测试的方法，通过严格执行标准中规定的操作步骤和参数要求，可以获得准确可靠的试验数据。这些数据为非晶纳米晶合金材料的研究提供重要的参考，也为材料在实际工程应用中的选用和设计提供依据。

未来，随着科学技术的不断进步，对非晶纳米晶合金的研究将会更加深入，相信这一领域的发展会为我们带来更多惊喜和突破。

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