CN101571576B - 应用复合密度测量电工钢单片磁感应强度的方法 - Google Patents

Abstract

应用复合密度测量电工钢单片磁感应强度的方法，它包括如下步骤：求出线性拟合的截距常数A值，再测量各密度对应测量结果的磁导计次级电压平均值，计算Δ

，和Δm，代入公式计算斜率B值，B＝Δ

/Δm，将A，B值代入y＝A+Bx，其中x为待测试样真实密度，计算磁感强度y。本发明成功解决了小尺寸硅钢试样磁感强度检测的难题。同现行的小尺寸硅钢磁感强度检测方法相比，克服了磁导计法配件制作及调试周期长，磁导计不能胜任不同尺寸规格试样的难题，同时相比于根据各晶向轴密度计算磁感强度，具有准确度高，检测成本小，测试简单等优点。

Description

应用复合密度测量电工钢单片磁感应强度的方法

技术领域

本发明涉及一种应用复合密度测量电工钢单片磁感应强度的方法，它可成功解决硅钢小单片的磁感应强度测量的难题。

背景技术

电工钢是重要的金属功能材料之一，铁损和磁感是硅钢两个重要的磁性指标。磁性能的检测并行着两套方法，即爱泼斯坦方圈法和单片法。GB3655-2008《用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》爱泼斯坦方圈由初级线圈、次级线圈和作为铁心的试样组成，试样用双搭接接头装成一个正方形，形成长度相等、横截面积相等的四束。试验试样的有效质量至少应为240g。推荐的试样长度为300mm，质量约为1kg。

GB/T 13789-92《单片电工钢片(带)磁性能测量方法》规定了不小于500mm×500mm电工钢片(带)磁感应强度及磁化曲线测量采用伏安法。YB/T4148-2006《电工钢片(带)小单片试样磁性能测量方法》测试对象尺寸规格为50mm×50mm和30mm×300mm两种，该标准对应的测量结果与GB/T-13789推荐的大单片测量结果等效。

在科研及实际应用中，常常遇到测量小于500mm×500mm，甚至小于50mm×50mm和30mm×300mm等标准尺寸的硅钢片样品磁性的问题。如何准确获取这样小的试样磁性就成为磁性测量研究的热点。解决办法一：根据样品尺寸制作磁导计，缺点是配件制作及调试周期长，且试样尺寸稍有变化，原有的磁导计就不能解决测量问题。而且对于形状不规则，尺寸偏小的试样，磁导计法将无能为力。解决办法二：测定材料微区织构，根据晶体学织构原理，利用X射线衍射及时测定不同晶体学方向的轴密度，再根据经验公式判定其磁性能。缺点是费用高，测试复杂，代表性不强且准确性差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种应用复合密度测量电工钢单片磁感应强度的方法。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：应用复合密度测量电工钢单片磁感应强度的方法，其特征在于它包括如下步骤：

(1)、将参考试样放入磁导计中，合上磁轭后改变试样参数中待测试样密度值，多点测量，根据既定磁场下，磁感应强度正比于密度，求出线性拟合的截距常数A值；

(2)、将待测试样，连同参考试样放入磁导计中，合上磁轭，待测试样紧贴参考试样表面，在试样参数中输入待测试样和参考试样总质量，按照参考试样密度、待测试样密度、复合密度的顺序改变输入，并测量各密度对应测量结果的磁导计次级电压平均值；

(3)、计算ΔE，即放入待测样测量后次级电压平均值相对于测量参考试样次级电压平均值的增量；和Δm，即放入待测样测量后质量增量，代入公式计算斜率B值，B＝ΔE/Δm；

(4)、将A，B值代入y＝A+Bx，其中x为待测试样真实密度，计算磁感强度y。

在上述技术方案中，在第(1)步中多点测量包括有待测试样真实密度值的测量。

本发明是依据软磁材料磁性测量原理，利用磁导计次级电压平均值增量、质量增量及数值计算相结合的方法完成小尺寸硅钢试样磁感强度的测量，成功解决了小尺寸硅钢试样磁感强度检测的难题。同现行的小尺寸硅钢磁感强度检测方法相比，克服了磁导计法配件制作及调试周期长，磁导计不能胜任不同尺寸规格试样的难题，同时相比于根据各晶向轴密度计算磁感强度，具有准确度高，检测成本小，测试简单等优点。对于待检测试样，为保证测量结果的准确性，只需要尺寸、重量大于某一限定值。本发明测试方法原理可靠，方法简单易行，测量准确度相对较高，成功解决了硅钢片小试样磁感强度测试的技术难题。

附图说明

图1为本发明样品放置示意图。

图中1.待测试样，2.参考试样，3.无磁性框架，4.线圈，5.磁轭。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

本发明借助于常规磁导计，依照磁性测量原理，借助于参考样品，测量小于标准尺寸硅钢片的磁感应强度。本发明规定的测量方法都是磁通波形正弦条件下得到的。适用范围：取向硅钢B∈[1.0，2.0]T，无取向硅钢B∈[0.8，2.0]T。待测试样尺寸要求，对条形试样而言，待测试样宽度应等同于参考试样，长度不小于参考样的20％；对正方形试样，待测试样宽度不大于参考试样，且质量不小于参考样质量的50％。参考试样尺寸规格：500mm×500mm、30mm×300mm、50mm×50mm，参考试样及待测试样厚度要求：[0.1，0.65]mm。

1、硅钢磁性测量的实践及理论都证明：既定磁场下，磁感应强度正比于密度B∞ρ，经多次试验验证，非线性度P＜0.0001。正比关系表示为y＝A+BX，A为与磁导计有关的常数，B正比于次级电压平均值(或有效值)，反比于样品质量。

2、首先进行参考样品(如30mm×300mm)的硅钢片测量，通过输入样品真实密度附近的不同密度值(密度间隔0.05g/cm³)，经线性拟合计算出常数A值。同时测量样品真实密度时磁导计次级电压平均值(或有效值)。

3、选待测试样如30mm×100mm，连同参考样品放入磁导计，输入样品总质量，依照上述顺序变化密度，定磁场强度H下测量，测量各密度下磁导计次级电压平均值(或有效值)。

4、计算ΔE和Δm，即试样复合后磁导计次级电压平均值增量及质量增量，代入公式计算斜率B值。既定磁场下A为常量，利用B值及待测材料真实密度值计算材料磁感应强。

参阅附图1可知：测量时，先将参考试样2放入磁导计中，合上磁轭5后改变试样参数中待测试样密度值，多点测量(包括真实密度值)，求出线性拟合常数A值；

选待测试样1，连同参考试样2放入磁导计中，合上磁轭5，要保证待测试样1紧贴参考试样2表面。在试样参数中输入待测试样1和参考试样2总质量，按照上述密度顺序改变输入(包括材料复合密度)，并测量各密度对应测量结果的磁导计次级电压平均值(或有效值)；

计算ΔE和Δm，即试样复合后磁导计次级电压平均值增量及质量增量，代入公式计算斜率B值；

最后将A，B值代入y＝A+Bx(x为待测试样真实密度)，计算磁感强度。

按照上述规定的方法实施，经上千次试测统计磁感强度测量偏差小于2％(如下表所示)。

应用实例

待测试样30mm(W)×100mm(L)×0.50mm(H)，质量为11.9g，密度为7.8g/cm³，参考试样30mm(W)×300mm(L)×0.50mm(H)，质量为33.8g，密度为7.6g/cm³，另选同材质30mm(W)×300mm(L)×0.50mm(H)待测试样，利用常规磁导计法测得B50＝1.762T(B50为磁场强度5000A/m下的磁感应强度(T)，作为测量目标值。

表2数据测量结果

注：E为磁导计次级电压平均值，在保证次级电压正弦条件下，平均值为有效值的1/1.11倍。

选参考试样，按照7.6g/cm³、7.7g/cm³，7.8g/cm³的顺序输入密度值，利用密度值和各密度对应的磁感强度进行线性拟合y＝A+Bx，其中A＝0.014，B＝0.22，A为截距，B为斜率。B为与待测样质量和密度相关的量，质量、密度不同的试样要对B进行修正，表示为B′＝B×K

将试样按照图1方式放置，按照7.6g/cm³，7.65g/cm³，7.8g/cm³的顺序输入密度值并测量，其中7.65g/cm³为复合密度，记录次级电压2.462V。

ΔE和Δm，即试样复合后磁导计次级电压平均值增量及质量增量，按照如上公式求的 $K=\frac{1.832}{33.8}\·\frac{(45.7-33.8)}{(2.462-1.832)}=1.02$

将K＝1.02，B＝0.22，x＝7.65，A＝0.014代入公式y＝A+K·B·x＝0.22×1.02×7.8+0.012＝1.764。

测量值同目标值基本吻合。

需要说明的是：对于所属领域的专业技术人员来说，在不改变本发明原理的前提下，还可以对本发明做出若干改变和变形，这同样属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.应用复合密度测量电工钢单片磁感应强度的方法，其特征在于它包括如下步骤：

(1)、将参考试样放入磁导计中，合上磁轭后改变试样参数中参考试样真实密度附近的不同密度值，并测量不同密度值对应的磁感应强度；根据既定磁场下，磁感应强度正比于密度，求出线性拟合y＝A+Bx的截距常数A值及斜率常数B值；

(2)、将待测试样，连同参考试样放入磁导计中，合上磁轭，待测试样紧贴参考试样表面，在试样参数中输入待测试样和参考试样总质量，按照参考试样密度、待测试样密度、复合密度的顺序改变输入，并测量各密度对应测量结果的磁导计次级电压平均值；

(3)、计算斜率B′＝kB的修正系数k，

$k=(E/m)/(\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{E}/\mathrm{\Δm})$

首先计算和Δm，然后将Δm、E和m分别代入上式计算斜率B′值的修正系数k；

即放入待测试样测量后磁导计次级电压平均值相对于测量参考试样对应的磁导计次级电压平均值的增量；Δm，即放入待测试样测量后质量增量；E，参考试样对应的磁导计次级电压平均值；m，参考样质量；

(4)、将A，B′值代入y＝A+B′x，其中x为待测试样的实际密度，计算磁感应强度y。

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