磁芯功耗和振幅磁导率测量方法标准与仪器

摘 要: 综述磁芯功耗和振幅磁导率测量方法标准，采用这些标准方法制成的测试装置（系统）以及仪器的主要特性，使用情况。并介绍美国CLARKE HESS公司的数字V-A-W表，日本岩崎通讯机公司的全自动化B-H分析仪。
关键词: 谐振法测试装置; 测试电桥; 乘积电压表; 有效值法测试系统; B-H分析仪; 功率信号源

一、概 述
功耗和振幅磁导率是评价功率铁氧体的重要参数，随着功率铁氧体材料发展的需求，功耗和振幅磁导率测量技术也在不断地发展。1981年，我国SJ1747标准中规定了谐振法测量功耗和振幅磁导率，1982在SJ2090标准中规定了测量功耗和振幅磁导率的电桥法。1992年国际电工委员会颁布的IEC367-1（82）标准中，规定了乘积法、电桥法、（有效）振幅磁导率测量方法。1988年，我国发布了GB9632-88通信用电感器和变压器磁芯测量方法，等同采用了IEC367-1（82）标准。1992年，IEC367-1标准补充规定了测量功耗的有效值法。按照这些标准方法，许多磁测技术人员以及仪器生产者，装制成了多种测量装置（系统），并生产出了数字化的测量仪器。这些测量装置（系统）和仪器，基本上满足了磁芯生产厂的需求。因此，标准方法及仪器的使用，推动了我国功率铁氧体材料及磁芯生产的发展。
本文就我国采用标准方法作成的功耗和振幅磁导率测量装置（系统）和仪器进行综述。同时，也介绍美国的V-A-W表和B-H分析仪。这两类仪器是国外具有代表性的先进功耗和振幅磁导率测试仪器。

二、谐振法测试装置
SJ1747-81电视接收机用铁氧体U型磁芯总技术条件中，规定了谐振法测量功耗和振幅磁导率。测量电路如图1所示。
图1中，被测磁芯线圈以与标准可变电容组成并联谐振电路。G为功率信号源。、及R组成电流I的测量电路，。在测量频率下，调节，使李沙育图形开在示波器一三象限成为直线时，发生屏联谐振。这时，电流I与电压V（上的电压）同相位，即cosθ=1。因此，被测磁芯总功耗P为
P=VIcosθ=VI （1）
振幅磁导率为
（2）
（2）式中，为磁芯磁路常数，W=2pf()，(F)为谐振时，标准电容值。
20世纪80年代中期以前，由于磁芯使用频率不高，国内磁性材料厂普遍采用谐振法。按照图1电路，装配成测试系统。但由于谐振法测量装置，使用频率受到标准电容调节范围的限制未能形成商品，因此，最适用的频范围为10-100kHz。虽然，SJ1747标准已经废除，但是，由于装配测试系统容易，价格便宜，至今，仍然有许多厂家在使用谐振法测试装置。

图1 谐振法测量电路
三、GCQ-1软磁功耗测试电桥
信息产业部电子九所采用GB9632-88标准第11.2条及附录电路，制作成GCQ-1软磁功耗测试电桥，并与功率信号源，磁通电压表，平衡指示器组成功耗测试仪，框图见图2。

图2 软磁功耗测试系统
电桥法测量原理是将磁芯线圈等效成并联电路。在测试中，调节标准电容和标准电阻，使电桥达到平衡。这时=。磁芯功耗P和振幅磁导率由（3）和（4）式计算。
（3）
（3）式中，为规定磁通B的电压。
（4）
（4）式中，磁芯磁路常数，，W=2πf，N为测试线圈匝数，。
GCR-1电桥测量系统的特点:测量频率为16kHz、25kHz、100kHz、200kHz。功率信号源可小于100W。灵敏度高，收敛性好。限于正弦波电压或电流情况下使用，容易保持B为正弦波。基本测量误差:功耗测量≤2%，振幅磁导率测量≤±2%。
GCR-1功耗测试电桥，从1987年通过技术鉴定以来，为电子九所、磁检中心、绵阳紫华磁性材料公司等单位使用，性能稳定可靠，价格便宜，最适用于PC30和PC40材料性能检测。
四、乘积法与仪器
磁芯线圈两端的电压V（t）和通过它的电流i（t）乘积的时间平均值即为磁芯功耗P=(μ·i) （5）
采用乘积法，可以作成多种数字化自动化的功耗测试仪。
4.1 乘积电压表
GB9632标准附录推荐了乘积电压表测量电路，如图3所示。
图3中，无抗电阻与磁芯上的线圈L串联。上的电压mR（t）（用来测量通过L的电流i（t））和L上的电压(t）分别接到乘积电压表的两个通道。则电压表指示两个电压瞬时值乘积的平均值，即磁芯功耗P。因此，这种方法称乘积电压表法。

图3 乘积电压表测量电路
P=(μ·i)=Ka （6）
(5)式中，a为电压表读数，K为电压表常数，由两个通道的灵敏度，的阻值与表头的满度偏转来决定。
北京无线电磁性材料厂采用这种方法制作成G4Y-3乘积法功耗测试仪，测试频率为16kHz，25kHz，32kHz，48kHz，62kHz，100kHz等。功率信号源大于15W，功耗读数为数字显示。根据GB9632标准第17条测量磁芯的振幅磁导率