應用領域： 非晶，納米晶及其它軟磁材料性能測量 挑 戰： 使用NI 的虛擬儀器枝術和相關產品研制出可以進行動態磁特性測的測試設備，使得原來昂貴的設備投資得以大幅度降低，且能獲得十多項測試結果，使國內軟磁材料的測量現狀得以迅速改變。 應用方案： ①采用波形記憶法進行快速測量。 ② 采用NI公司的LabVIEW設計軟件進行虛擬儀器的面板和程序設計。 ③ 采用NI公司的NI5102 示波器卡進行數據采集。 使用產品： NI5102 示波卡，（帶寬20M，8 位精度） 及功能齊全的LabVIEW 軟件 介 紹： 軟磁產品的特性測試項目很多，一般單臺儀器很難完成眾多的測試，否則儀器造價非常昂貴，一般生產廠家，普通生產車間和質量檢驗部門很難用得起高達6-7 萬美金的設備，只能使用簡單的電感測試儀來檢測產品，不能全面的評估產品，無法提供全面的設計參數，制約著新一代磁性材料——非晶、納米晶磁性材料的產發展。 隨著計算機技術及由此而產生的虛擬儀器枝術，一種功能強大的LabVIEW 圖形化編程軟件問世及應用，使得一臺儀器只須信號傳感、轉換及數據采集裝置外，其他部分都可以在計算的屏幕上造出來，滿足你的各種需要。這無疑大大降低了儀器造價，增加儀器的功能，“交流B-H曲線測試儀”就是沿著這種思路實現的。 ㈠ 原理、特點、性能 交流B-H 測試儀是基於虛擬枝術觀念而開發出來的軟磁材料交流動態特性測試設備。它的基本原理是電磁定義，在磁芯上繞制初級次級線圈，對初級線圈施加電流使之產生磁場H，同時測量次級線圈電壓，將其換算成磁感應強度B，再求出它們之間的各種關系，這些關系反映出該被測磁芯的各種性能。 原理方框圖如下： [align=center][IMG=原理框圖]/uploadpic/tech/2007/8/2007080110131444087Y.jpg[/IMG] 原理框圖[/align] 從原理框圖可知它結構很簡單，方波信號源及功率放大是用來激勵磁芯，數椐采集是采集被激勵的信號，虛擬儀器就是將采集到的信號進行分析計算最后輸出各種結果。 ⒈ 特點： ⑴ 采用國際標準IEC62044-3 所推薦的波形記憶法，因為僅須一個周期的信號這樣就可對磁芯進行快速測量，以免發熱影響測試結果。 ⑵ 采用方波作信號源更符合應用實際。 ⑶ 單線圈測量對樣品制作更簡單。 ⑷ 在施加信號的過程中能實時獲得所施的磁場強度H 和磁感應強度B。 ⑸ 儀器設有標定功能，可根椐標準樣品對最大磁感應強度Bm和矯頑力HC 及功耗進行標定。 ⑹ 不僅輸出‘波形測量法’的結果也給出‘矢量測量法’的結果。 ⑺ 給出磁滯迴線垂直程度垂直角參數，以便直觀判別磁放大器的關斷性能。 ⑻ 虛擬儀器的屏幕對象友好，人機對話充分。 ⑼一旦儀器出現故障可在錯誤公告欄中公告出錯信息。 ⒉ 儀器的基本性能指標 ⑴ 信號源：220v交流輸入，200w，方波，頻率從10Khz 到150Khz連續可調，信號峰-峰電壓從5v到110v 連續可調。 ⑵ 數椐采集卡：采用美國NI公司原裝進口，NI 5120 卡，220v交流供電，帶寬20M，精度8 位。 ⒊ 儀器可提供多達20 項的測試或計算結果，分三類： 第一類 ‘波形測量法’結果： ⑴ B，H 原始波形圖。 ⑵ 磁滯回線圖 ⑶ 最大磁感應強度Bm ⑷ 乘磁Br ⑸ 直方比Br/B ⑹ 最大磁場強度Hm ⑺ 矯頑力Hc ⑻ 磁通量2φm ⑼ 適用功率φm×Wa ⑽ 面積乘積Wa×Ae ⑾ 材料每立方米在方波及正弦波工作時損耗PCV（KW/m3） ⑿ 材料每公斤在方波及正弦波工作時損耗PCm（KW/Kg） ⒀ 被測磁芯方在波及正弦波在損耗PC（mw） 第二類 ‘矢量測量法’ 結果： ⑴ B和H 的相位角α ⑵ 彈性磁導率μ’ ⑶ 損耗磁導率μ” ⑷ 最大磁導率μa ⑸ 電感磁導率μL ⑹ 絕對磁導率｜μ｜ 第三類：磁滯回線的垂直角β及HC 附近的導磁率μβ ⑴ 垂直角β ⑵導磁率μβ ㈡ 儀器安裝 ⒈硬件安裝：見上圖： ⒉軟件安裝 ① 先安裝LabVIEW 軟件 ② 安裝數據采集軟件 ③ 安裝應用軟件 ㈢ 認識與調試 ⒈首先閱讀一些LabVIEW 的基礎知識 ⒉打開交流B-H曲線測試儀的測試軟件“B-H 中文版-2”，你會看見如圖1、圖2 所示的屏幕圖象： [align=center] 圖1 圖2[/align] 這圖象中包含很多內容（計算語言中稱為對象）大致分為 ① 波形調節與控制 ② 波形顯示 ③ 參數輸入 ④ 測試結果；中間結果 ⑤ 儀器標定 ⑥ 錯誤信息公告欄。 ⑦ 示波屏的水平調節 ⑧ 目的是要使屏幕出現兩個週期的波形。 ⒊ 調試 ① 了解原始輸入波形的顯示屏：見圖3 [align=center] 圖3[/align] ② 原始輸入波形顯示屏上方有三個顯示框分別標記成‘頻率’，‘週期’，和‘采樣間隔’。在測試過程中能實時顯示出來以便實時控制。圖中方波是輸入的原始波形，實際己衰減10 倍，微分波是磁場強度波形，未經衰減，橫座標是時間軸，單位是μs，縱軸是電壓軸單位是V，是以方波大小來刻度的，水平調節只有‘采樣點數’和‘采樣率’需要輸入，用‘手指形’操作工具將框內的數字加以改變，使屏幕波形保證出現，兩個週期，對於100Khz測試，此數取2500 。對取100.00E+6 次/ 秒， （每10ns 一次）。設采樣點數為M，采樣率為P （單位106 次/秒） ，測試頻率為F （單位103hz/秒） ，則M＝ （P/F）×2500。以數值M 設置的采樣點數能使屏幕波形出現兩個週期。 ③示波屏的垂直調節，對屏幕進行刻度，使波形在屏幕上的位置適當。 對圖 1 的Y 軸用‘手指形’操作工具對其進行刻度設置，上述‘幅度范圍’數值指的是±30v，框中的數值也是使用‘手指形’操作工具對其進行數值設置，大小視輸入波形的幅度而定。 圖中的設置值P 要與配合使用，設探頭衰減系數為K，設置時最好使P＝K。以大幅度輸入的那道為標準。 令幅度范圍的值為R，最好使R/P≥2。 測量到的電壓等數值會在磁滯回線顯示屏幕的上方用數字方式顯示出來。 ㈣ 測試與標定 ⒈ 了解磁滯回線顯示屏幕，見圖4。 [align=center] 圖4[/align] 上面兩個框分別顯示出磁感B和磁場H的數值，以及該數值對應的信號電壓幅度（峰－峰值）和它們所用探頭的衰減系數，圖中顯示磁感B 道（ch0 道）的衰減系數為10，表明信號衰減了10倍，而磁場H 道（ch1 道）的衰減系數為1，表明信號未衰減。圖3 波形在屏幕上的刻度值與圖4 上方數字值有如下關系： 刻度值＝（P/K）×數字值 磁感B 道的 刻度值＝ （10/10） × 20.55 ＝20.55v（峰－峰） 磁場H 道的 刻度值＝ （10/1） × 1.81 ＝18.1v（峰－峰） ⒉測試 ①輸入測試參數，見圖5、6、7。 用‘手指形’操作工具將‘磁芯參數’規定欄中的參數一一輸入，其中填充系數KF 是與磁性材料繞制的松緊程度或壓制中所滲粘合劑的多少有關，對於中國的非晶帶材KF 常取0.7，國外產品常取0.78—0.8。運行程序后會得到磁芯的其他幾何參數如 圖 6 所示。 用‘手指形’操作工具將‘測試條件’規定欄中的參數一一輸入，其中匝數N 必需輸入。你選擇最大磁場強度Hm 或最大磁感應強度Bm 作為你的測試條件都可以，在施加信號電壓的過程中圖 4上方的和會即時顯示，一旦滿足測試條件就立即按下按鈕，程序立即顯示各種結果，見圖1。 ② 進行測試 為了準確測量，本儀采用自動‘多次平均’法（Multi Acq Averge）獲取數據，操作程序如上圖： ③ 標定 為了能和國家的標準或國外進口儀器進行比較，可以用一個標準樣品來校準本儀器，要校準的是記號為Kw，Ri 和Pc的參數，設巳知標準樣品的Bm，Hc及功率損耗Pc的值，同樣該樣品的其它幾何參數也己知，且測試條件為F＝100k，Hm＝80A/m。標定步驟如下：將樣品繞線后也進行相同條件F＝100k ，Hm＝80A/m 的測量（采樣點數2500，采樣率100×106），記下B 道電壓值VP-P，用下列公式計算Kw，將新的Kw 值置入Bm 修正框中： Kw＝ （2502×VP-P）/（10×Bm×N×Ae） Bm，N，Ae 均是標準樣品給定的參數： 另外一個參數是HC的修正參數，對標準樣品的測量中記下H 道的電壓VP-P 用下列公式對Hc的系數Ri 進行修正。 Ri ＝ （VP-P× N×1000）/（2×HC×Al） ，Al 是有效磁路長度。 笫三個要標定的參數是功率損耗PC 的修正系數，本儀器測量的是方波工作時磁芯的損耗，它比正弦波工作的損耗要小，要知道正弦波的損耗可以進行標定，通過對已知標準樣品的測量記下其功率損耗值PC（不論是PCV，PCm 或PC 均可）用下列公式算出‘變換系數Pc’。 ‘變換系數Pc’＝樣品原來給定的功率損耗PCm/現測的PCm。 將‘變換系數Pc’置入Pc 修正系數框中就完成了方波到正弦波的轉換系數測定。 了解與調試對象 ⒈ 首先閱讀一些LabVIEW 的基礎知識。 ⒉打開交流B-H 曲線測試儀的測試軟件“B-H 中文版-2”，你會看見如下圖所示的屏幕圖象： [align=center] 圖8 圖9[/align]