示波器和高壓功率放大器組成的磁化曲線 BH分析系統(tǒng)——西安安泰電子
磁性材料是一類重要的材料.其在點(diǎn)機(jī)變壓器、傳感器領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。在磁性材料的研究和應(yīng)用過程中，BH曲線和磁導(dǎo)率是兩個(gè)重要的概念。本文Aigtek安泰電子就為大家分享一套基于示波器和高壓功率放大器組成的磁化曲線BH分析系統(tǒng)。
軟磁材料的測(cè)量
磁性元件變壓器和電感在開關(guān)電源和其他的電子設(shè)備里面大量使用。磁性元件主要由采用軟磁材料的磁芯和線圈構(gòu)成。軟磁材料的性能決定了變壓器和電感的性能。目前常用的電橋只能測(cè)量在小信號(hào)下的磁性元件的性能：電感量和Q值，不能直接反映磁性元件所用的磁性材料的真實(shí)性能。
目前能夠測(cè)試磁性材料的全面參數(shù)的只有磁化曲線BH分析系統(tǒng)。
BH分析系統(tǒng)可以測(cè)試軟磁材料在磁化過程中磁感強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間關(guān)系的一系列BH曲線。通過分析這些曲線，可以得到磁性材料在不同的激勵(lì)頻率下的磁參數(shù)Bm,Hm,Br,Hc,初始磁導(dǎo)率，磁芯損耗Pc，如下圖1
圖1BH曲線
BH分析系統(tǒng)是由激勵(lì)信號(hào)源、高壓功率放大器、被測(cè)磁性元件的電壓和電流信號(hào)處理電路、對(duì)應(yīng)的AD采樣和軟件處理模塊構(gòu)成。
由于目前示波器的功能和價(jià)格已經(jīng)非常出色，我們不但可以利用它來實(shí)現(xiàn)AD采樣，而且也可以使用數(shù)字示波器內(nèi)部帶有的信號(hào)源作為激勵(lì)信號(hào)源。這樣構(gòu)成一套BH分析儀變得很簡(jiǎn)單，只要外加一臺(tái)高壓功率放大器、被測(cè)磁性元件的電壓和電流信號(hào)處理電路和軟件處理用PC即可。如圖2所示的框圖
圖2BH分析系統(tǒng)框圖
由于BH分析儀測(cè)試磁化曲線時(shí)，磁性元件需要用高壓高頻大電流進(jìn)行激勵(lì)才能達(dá)到真實(shí)的工作條件，所以對(duì)高壓功率放大器的功率帶寬和輸出電壓電流能力要求很高。高壓功率放大器我們選擇ATA-4014高壓功率放大器。它的最大輸出電壓160Vp-p（±80Vp），功率帶寬高達(dá)452Wp，帶寬（-3dB）DC~1MHz，非常適合用來推動(dòng)磁性元件的測(cè)試。
被測(cè)的磁性元件一般做成一個(gè)環(huán)形磁芯試樣。在磁芯上我們繞兩組線圈，分別是原邊和付邊。兩個(gè)線圈連接到測(cè)試工裝的4個(gè)接線柱上。被測(cè)磁性元件的原邊電流I和付邊電壓信號(hào)U使用差分放大后輸出到兩通道示波器。
參考示波器廠家提供的編程手冊(cè)，編寫程序通過USB接口從示波器讀取波形數(shù)據(jù)。然后根據(jù)數(shù)學(xué)公式，輸入被測(cè)磁環(huán)的物理參數(shù)，轉(zhuǎn)換成BH曲線。工作的時(shí)候，只要調(diào)整信號(hào)源的頻率和幅值，就可以控制曲線的B和H的最大值，并進(jìn)一步計(jì)算磁環(huán)的損耗等指標(biāo)。
我們?cè)O(shè)被測(cè)磁環(huán)的原邊匝數(shù)N1,電流i1，付邊匝數(shù)N2，電流i2，那么H=N1*i1/L，其中N1是輸入線圈的匝數(shù)；i1是輸入線圈的電流，單位是A；L是被測(cè)磁環(huán)的平均磁路長(zhǎng)度，單位是m；H的單位是A/m。
其中S是被測(cè)磁環(huán)的截面積，單位是m2；N2是輸出線圈的匝數(shù)；U2是輸出線圈兩端的電壓，單位是V；B的單位是T。
B是最大磁通密度，單位是T；Hm是最大磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位是A/m。
其中μ0是真空磁導(dǎo)率,μ0=4πx10-7亨利/米，μa是初始磁導(dǎo)率。
西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號(hào)源、射頻功率放大器、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)量?jī)x器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的測(cè)試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.168lai.com或撥打029-88865020。
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