我国工业磁测量技术与仪器设备
Industrial Measure Technology and Instrument for Magnetic Performance in China

    磁测量是指磁参数和磁性材料磁特性的测量。磁参数测量指的是磁场和磁通的测量。磁性测量一般是指的材料试样的测试，用以反映磁性材料的磁性参数。为了便于阐述，有时我们把用于磁参数测量的叫磁测仪器，用于磁性测量的叫磁测装置。下面就以自己所了解的国内工业磁测量的大致情况予以介绍。
1 磁参数测量
1.1 弱磁场测量
    在工业磁测量技术中，我们通常把低于10-4的磁场定为弱磁场，测量弱磁场，最早是采用磁针原理和无定向磁强计，但是由于该仪器调试困难，使用环境要求较高，也很少使用。后来发展成感应线圈磁强计，利用电子技术将感应电动势放大，积分后数字显示，如国产的CST-2型数字磁通计就属于此类，它可以测量恒定磁场，交变磁场及脉冲磁场峰值。还有一种利用高磁导率材料在传感器线圈系统中的磁饱和特性制作的磁通门磁强计，它具有小型，低功能消耗及测量范围宽的优点。我国生产的CJ5、CJ6、CJ10型磁强计和RC-1型磁强计就属此种类型，其分辩率可达10-10T，还配有各种探头，以实现多种用途。
1.2 中强磁场测量
    我们把高于10-4T的磁场定为中磁场，把高于10-1T的磁场定为强磁场，国内生产的中强磁场测量仪器大致分为以下三类：
    ——采用线圈作为传感器，利用电磁感应原理制作的磁通表，如上海光明仪表厂生产的CT1型磁通表和上海杨浦电表厂生产的CT4型磁通表，还有前面所述的CST-2型数字式磁通计，以及九十年代中国测试技术研究院生产的CM1276-1型数字式磁通计和中国西南应用磁学研究所研制生产的CTS-901型数字式磁通表，西北工业大学科技开发公司生产的CTY-1型数字式磁通测量仪，华中理工大学研制的RCT-Ⅱ型旋转线圈智能特斯拉计等都可以测量中强磁场。
    ——采用霍尔效应原理制作的特斯拉计。如上海第四电表厂生产的CT2、CT5和CT3型（直流和交变磁场两用）以及国内其它厂家生产的各种型号的数字式特斯拉计，不仅能测量直流磁场，还能测量低频交变磁场，采用的是双探头，双显示方式。
    ——采用核磁共振原理的磁强计，如最早由鹤岗电工仪表厂生产的CG4-J1型核磁共振磁强计、吉林大学生产的TDM-2型核磁共振强计以及后来国内一些厂家陆续生产的其它类型的核磁共振磁强计。
2 磁性参数的测量
2.1 静态磁性测量
    静态磁性测量是指磁性材料在直流磁场磁化下的磁特性测量，在六十年代和七十年代主要采用冲击法，如测量软磁材料的有六十年代上海沪光科学仪器厂生产的CD4型测磁装置。在七十年代由哈尔滨电表厂生产的既可测永磁材料又可测软磁材料的CC2型和CC3型冲击法磁性测量装置。冲击法是最古老而又经典的方法，冲击法的测量装置为我国第一代磁性测量装置。
    六十年代中期，国内就开始研制具有互感反馈的光电积分磁性测量装置，上海第四电表厂首先批量生产出了CL-1型直流磁性自动测量仪。七十年代该厂又生产出了CL6型全电子积分的直流磁性自动测量仪。八十年代，牡丹江电工仪表厂推出了CL13型直流磁特性测量装置。与此同时，国内一些单位从日本进口了3257型直流磁滞回线自动描绘仪。当时，我国航空工业系统（含航空院校）共进口了4台，这类电子积分自动测磁装置为我国第二代磁性测量装置。
    八十年代，国内第一台带计算机处理的CL16型磁特性测量装置在上海研制成功。后来中国计量科学研究院和湖南娄底电子研究所共同研究生产了MATS-200型磁性材料自动测量装置，该装置用微机控制，利用模-数转换技术实现自动测量，其功能齐全，能完成对永磁、软磁材料的静态磁性测量，也可对软磁材料进行动态测磁，还专门有硅钢片工频磁测系统。前些年，由上海交通大学与上海亨通磁电科技有限公司共同研制生产了HT600型软磁材料自动测量装置，都实现了计算机全过程控制和数据处理，这些用计算机控制的测磁装置为我为第三代磁性测量装置。
2.1.1 软磁静态测量
    软磁材料直流磁性参数主要测量初始磁导μi、最大磁导率μm、饱和磁感应强度Bs、剩余Br，这些参数利用上述能测软磁材料的静态测量装置都可以测量，多数是采用环状试样，但如像工业纯铁的Hc则采用条状、棒状试样用冲击法开路抛移线圈测量或采用RC-1型弱磁场测量仪和磁通门磁强计进行测量。而直流磁感应强度是借助于磁导计测量。硅钢片的直流磁感应强度是借助25cm爱泼斯坦方圈测量。
2.1.2 硬磁测量
    硬磁主要是测退磁曲线，回复曲线，从而得到剩磁Br、最大磁能积（BH）max、矫顽力HCB、和回复磁导率μrec，上述的静态测磁装置中除了CD4型磁性测量装置和HT600型软磁测量装置不能使用外，其它的型号都可以测量。另外在硬磁测量中有个HCJ参数（内禀矫顽力），它是利用螺线管类似电工纯铁测矫顽力的方法进行（此时是抛移样品），对于高矫顽力稀土永磁材料的测量，则首先是解决磁化问题，因为它的初始饱和磁化场在1600KA/M～3200KA/M范围内，国内一般采用电容放电脉冲磁场发生器可控硅脉冲磁化装置。磁化后利用自动测磁装置画出J（H）或B（H）曲线，即可得出有关参数。由四川绵阳西南应用磁学研究所生产的DGY-2多功能永磁测量仪，该仪器可绘制硬磁材料的磁滞回线，退磁曲线，也可直接打印测试数据，它的突出优点是可一次性完成异形截面样品测试，结果不需修正，即使磁性零件也能测量。
2.1.3 磁滞合金测量
    磁滞合金是制造磁滞电机转子的重要材料，其磁滞性能主要为材料的最大磁导率点所对应的磁场强度Hμ、磁感应强度Bμ、比磁滞损耗Pμ、凸起系数Kμ。其材料矫顽力在200-300Oe以下的材料用环形试样，采用回线法。
2.1.4 热磁材料的测量
    热磁材料是作磁路温度补偿用磁性材料，是测量-20℃～+80℃，Hm=8×103A/M下的磁感应强度Bm，采用矩形条样，磁化装置为螺线管，用冲击法测量，测量关键是温度控制。
2.1.5 弱磁材料的测量
    弱磁材料主要是测量其相对磁导率μr，方法是在开磁路下，用双螺线管补偿空气磁通的冲击感应法来测量材料在标定磁场下的相对磁导率。
2.2 动态磁性测量
    动态磁性测量是指软磁材料在交流、交直流迭加和脉冲磁化条件下的磁性能测量，其中交直流迭加和脉冲磁化下的磁性能测量比较复杂。国内一般采用伏-安法测量交流磁化曲线及峰值磁导率。交流磁化曲线自动记录装置有牡丹江电工仪表厂生产的CL4和上海第四电表厂生产的CL7，哈尔滨电表仪器厂生产的CL8等，陕西省计量研究所与西安交大合作生产的峰值电压和平均电压转换器用数字电压表读数可使B、H测量误差达到1%。测量动态磁滞回线早期是采用铁磁仪的示波器法。七十年代初期，上海第四电表厂研制成功了交流磁滞回线自动记录仪CL2，前面所述的CL4、CL8也是能记录交流回线。国内在八十年代也引进了日本产3262型交流磁滞回线描绘仪。
    弹性磁导率测量主要采用麦氏电桥，多数单位采用自搭电桥测量，利用电桥测铁芯线圈的等效电感和电阻求复数磁导率，特别是弱低磁感应范围内可相当准确地测量样品的复数磁导率。
    铁损测量：按原理分为电桥法和瓦特计法。电桥法主要采用海氏电桥。也有采用变压器电桥测量铁损，适用于高磁感强度下的测量。用25cm爱泼斯坦方圈为磁化装置的瓦特计法有牡丹江电工仪表厂生产的CZ1型硅钢片检验装置和CZ3型数字式硅钢片检验装置，除上述方法外，就是利用交流磁滞回线记录仪画出回线，再求回线面积，计算出铁损。牡丹江电工仪表厂还利用时分乘法器原理制成了CL5型P-B曲线记录仪，来直接测量铁损。而硅钢片的磁感应强度峰值可用平均值电压表测量方圈次级感应电压平均值再通过计算得到。近些年，一些单位采用单张硅钢片测试其铁损和交流磁感应值，利用繁用表和磁导计来完成此项工作。
前面介绍的MATS-2000型磁性材料自动测量装置对交流磁化曲线、交流磁滞回线、弹性磁导率、铁损都能进行测量，对于交直流迭加磁化条件磁特性测量，可直接用CL4和CL7绘出交直流迭加磁化时的磁化曲线，脉冲磁特性主要指脉冲磁导率，它是磁芯在脉冲工作状态下重要磁特性，可采用脉冲伏特计和脉冲示波器进行测量。
    从总的情况来说，我国的磁性设备和磁测方法随着我国工业和科学的发展逐步得到提高。从精度较低、测试速度较慢发展到测量精度较高和测量速度较快。磁测仪器与装置从产品单一化到系列化，多样化发展，从手动操作、指针式发展到自动化、数字化、智能化、并且还扩大了测量对象和测量范围。此外，随着改革开放的深入，美、日、德等国的先进的磁测仪器和设备也不断被引进和使用。■