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冲击测量法：原理与应用

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：图8-5磁化曲线测量原理图［1］冲击测量法还可用于测量材料的磁化曲线和磁滞回线。测量时选用环形样品以避免退磁场对磁化的影响。磁化线圈W1的匝数较多，与直流电源相连接，用于产生较强的磁场；测量线圈W2匝数较少，与冲击检流计相串联，用于产生感应电势，形成一个测量回路。如前所述，磁感应强度B可表述为式中，N为测量线圈W2的匝数；S为样品的截面积；Cμ为测量回路的冲击常数；αm为冲击检流计灯尺上的最大偏格数。

冲击测量所用的仪器称为冲击磁性仪，它主要用于测量饱和磁化强度，其结构如图8-4所示。磁极间隙的磁场强度沿x和y轴的分布情况如图8-4（b）和（c）所示。

测量时将样品1沿x方向迅速地投入磁极的间隙中或从磁极的间隙中迅速抽出。如果样品中存在铁磁相，则测量线圈中的磁通会发生变化，变化的量可由下式表示

式中，Φ1、Φ2分别为无样品和有样品时线圈的磁通量；μ0为真空磁导率；Ms和S分别为样品的磁化强度和横截面积。

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图8-4　冲击磁性仪测量原理［1］

（a）结构剖面示意图　（b）沿x轴的磁场分布　（c）沿y轴的磁场分布
1-待测样品；2-非铁磁材料制成的支架，一般为石英管；3-电磁铁的极头；4-测量线圈；5-冲击检流计；6-加热炉；7-铜管

线圈的磁通从Φ1变为Φ2时在测量回路中会产生感应电流

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在时间t内流经检流计的电量为

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而通过检流计的电量Q与检流计灯尺上光点的最大偏移格数成正比，即

式中，Cb为冲击检流计的冲击常数。由式（8-10）和式（8-11）可得

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将式（8-12）代入式（8-8），并以Cμ代替RCb，可得

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式中，Cμ为测量回路的冲击常数，单位为Wb·mm-1，通常用实验方法测定；αm为冲击检流计灯尺上的最大偏格数；N为线圈的匝数，是已知量。所以只要测定样品的横截面积，读出样品投入或抽出后检流计偏移的格数，就可按照式（8-13）计算出饱和磁化强度Ms。

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图8-5　磁化曲线测量原理图［1］

冲击测量法还可用于测量材料的磁化曲线和磁滞回线。测量时选用环形样品以避免退磁场对磁化的影响。图8-5为磁化曲线测量的原理图。样品T上绕有磁化线圈W1和测量线圈W2。磁化线圈W1的匝数较多，与直流电源相连接，用于产生较强的磁场；测量线圈W2匝数较少，与冲击检流计相串联，用于产生感应电势，形成一个测量回路。若线圈W1中通过电流I时，产生的磁场为

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式中，N1为线圈W1的匝数；l为样品的中心周长。

当在很短的时间内，磁场从0增大到一定值时，样品的磁感应强度就会从0变为最大，相应磁通量也从0变到最大。由于磁通量的变化，测量回路中会产生感应电流，使检流计的光点发生偏移。如前所述，磁感应强度B可表述为

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式中，N为测量线圈W2的匝数；S为样品的截面积；Cμ为测量回路的冲击常数；αm为冲击检流计灯尺上的最大偏格数。在测量时，磁场变化从0到＋H范围内取不同的H和对应的B值作图，就可得到材料的磁化曲线。