1 FE-2100H永磁測量裝置產(chǎn)品簡介

1.1FE-2100H永磁測量裝置簡介

FE-2100H永磁材料磁性測量儀適用于測量各種鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼和釤鈷等永磁材料的剩磁Br、矯頑力Hcb、內(nèi)稟矯頑力Hcj和大磁能積BHmax等磁性能參數(shù)，并顯示B&J-H磁滯回線和退磁曲線。

FE-2100H永磁材料磁性測量儀依照國家標(biāo)準(zhǔn)GBT 3217-2013的測試方法，采用微機(jī)控制和A/D、D/A技術(shù)，自動設(shè)定磁場和磁通量程，自動修正積分零點(diǎn)漂移和霍爾探頭非線性，設(shè)備測量過程中無需人工操作，簡便快捷。

1.2FE-2100H永磁測量裝置適用標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 3217-2013 << 永磁（硬磁）材料磁性試驗(yàn)方法 >>

GB/T 24270-2009 << 永磁材料磁性能溫度系數(shù)測量方法 >>

IEC 60404-5 << 磁性材料第5部分:永磁(硬磁)材料磁性能測量方法 >>

1.3FE-2100H永磁測量裝置儀器特點(diǎn)

可測量各種鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼和釤鈷永磁材料；

可測量各種圓柱、方塊、環(huán)形和瓦形（需要配置瓦型夾具）形狀的永磁材料；

自動測量永磁材料的剩磁Br、矯頑力Hcb、內(nèi)稟矯頑力Hcj和大磁能積BHmax等磁性能參數(shù)；

巧妙的極柱抱死結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)電磁鐵鎖緊困難的物理性問題；

除設(shè)置永磁測量參數(shù)和擺放樣品外，磁化、測試和退磁等過程一次性完成，測量時(shí)間短；

采用微機(jī)控制和A/D、D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)，自動設(shè)定測試磁場和測試量程；

自動修正積分漂移和霍爾探頭非線性；

滿足常溫到220℃永磁材料溫度曲線的測量，測試報(bào)告多可疊加4條溫度曲線；

配備的測試軟件，軟件操作簡便且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能。

1.4FE-2100H永磁測量裝置軟件功能

支持Win XP/7/8/10中文或英文操作系統(tǒng)，并且支持中文或英文顯示；

測量過程中測試波形曲線實(shí)時(shí)顯示，可隨時(shí)中止測量；

測量結(jié)果自動保存（按測試編號保存或手動干預(yù)保存）

樣品編號、尺寸、參數(shù)等數(shù)據(jù)可自動保存，減少人工差錯(cuò)；

軟件有打印預(yù)覽功能，也可直接打印測量結(jié)果和測試曲線；

測量結(jié)果和測試曲線可輸出為BMP等圖片格式，也可導(dǎo)出為數(shù)據(jù)表格形式；

多可同時(shí)疊加顯示4條測量結(jié)果曲線，可更直觀的比較不同條件下的差異；

內(nèi)置各種材料的溫度系數(shù)，可為溫度修正提供數(shù)據(jù)參考；

測量周期為30-120秒（具體取決于樣品類型和操作人員的熟練程度）；

1.5FE-2100H永磁測量裝置技術(shù)指標(biāo)

1.5.1  測試度：

  1.5.2  勵(lì)磁電源

配置不同的電磁鐵可以產(chǎn)生不同范圍（更高）的磁場，有多種規(guī)格供不同的客戶選擇，輸出功率在2kVA到16kVA。

1.5.3高斯計(jì)

FE-210H高斯計(jì)是采用霍爾效應(yīng)原理而設(shè)計(jì)的，它的主要性能指標(biāo)如下：

顯  示：4 1/2 LED表頭顯示；

量  程：0.5/1.0/1.5/3.0 T 或0.5/1.0/2.0/4.0 T；量程自動控制。

分辨率：1mT；

誤  差：0.3%；

1.5.4  磁通計(jì)

FE-210B磁通計(jì)是采用RC電子積分器原理而設(shè)計(jì)的，它的主要性能指標(biāo)如下：

顯  示：4 1/2 LED表頭顯示；

量  程：2.5/5.0/10/20 mWb；量程自動控制。

分辨率：1µWb；

誤  差：0.3%；

漂  移：1µWb/分鐘；

阻  抗：10kΩ；

1.5.5 電磁鐵

根據(jù)樣品的尺寸大小或矯頑力大小的不同選擇不同的電磁鐵，有以下幾種選擇：

1.5.6  數(shù)據(jù)采集卡

FE-2100H永磁材料磁性測量儀使用的數(shù)據(jù)采集卡分兩種：MP411(12位)和USB2817(16位)。

MP411的技術(shù)指標(biāo)        

    輸入電壓：5V/10V/±5V，軟件控制。

    AD轉(zhuǎn)換器：12位AD，速度2000-20000通道/秒（USB2.0接口）。

    輸入阻抗：1兆歐姆。

    系統(tǒng)精度：±0.1% FSR。

    分 辨 率：12位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500個(gè)采樣點(diǎn))

輸入耐壓：-6V - +12V，瞬間±30伏。

USB2817的技術(shù)指標(biāo)

    輸入電壓：5V/10V/±5V/±10V，軟件控制。

    AD轉(zhuǎn)換器：16位AD，速度2000-250000通道/秒（USB2.0接口）。

    輸入阻抗：10兆歐姆。

    系統(tǒng)精度：0.01% FSR。

    分 辨 率：16位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500個(gè)采樣點(diǎn))

    輸入耐壓：-10V - +10V，瞬間±30伏。

1.6基本配置

2 測試原理

2.1 原理框圖

FE-2100H永磁材料磁性測量儀的測試原理框圖如圖2.1所示。

2.2測量過程

整個(gè)測量過程是：計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡向FE-2100H勵(lì)磁電源發(fā)出勵(lì)磁電流信號，同時(shí)對測量過程控制。通常使用的勵(lì)磁信號是一個(gè)近似于三角波的整周期波形。在勵(lì)磁電流作用下，電磁鐵產(chǎn)生變化的磁化場，與此同時(shí)，F(xiàn)E-210H高斯計(jì)將磁場強(qiáng)度信號、FE-210B磁通計(jì)將磁通信號送到數(shù)據(jù)采集卡的雙通道A/D轉(zhuǎn)換器中，A/D轉(zhuǎn)換器將雙通道的電壓信號由模擬量便成數(shù)字量后送到計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)獲得整周期測量信號后，利用軟件技術(shù)對其進(jìn)行各種計(jì)算處理，后給出測量結(jié)果及各種圖形。整個(gè)測試過程大約60-120秒。

3 硬件組成

3.1 勵(lì)磁電源

POWER：電源開關(guān)，帶指示燈（紅）；

Alarm Release：報(bào)警復(fù)位，帶指示燈（黃）；當(dāng)勵(lì)磁電源過壓或過流時(shí)，勵(lì)磁電源停止工作，指示燈亮——同時(shí)蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀嘀”聲音提示，按下此鍵取消報(bào)警，勵(lì)磁電源恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

Adj：手動輸出調(diào)壓電位器；

Voltage：輸出電壓表；指針式。

勵(lì)磁電源的后面板如圖3.2所示：

B：磁通信號模擬輸入；接磁通計(jì)模擬輸出。

H：磁場信號模擬輸入；接高斯計(jì)模擬輸出。

USB：數(shù)據(jù)采集卡接口；連接計(jì)算機(jī)。

Output：勵(lì)磁電源輸出；接電磁鐵。

3.2 電磁鐵

3.3 數(shù)據(jù)采集卡

FE-2100H永磁材料磁性測量儀使用的數(shù)據(jù)采集卡分兩種：MP411(12位)和USB2817(16位)。

3.3.1 MP411的技術(shù)指標(biāo)        

     輸入電壓：5V/10V/±5V，軟件控制。

     AD轉(zhuǎn)換器：12位AD，速度2000-20000通道/秒（USB2.0接口）。

     輸入阻抗：1兆歐姆。

     系統(tǒng)精度：±0.1% FSR。

     分 辨 率：12位。

     噪    音：小于±1LSB(典型，500個(gè)采樣點(diǎn))

輸入耐壓：-6V - +12V，瞬間±30伏。

3.3.2 USB2817的技術(shù)指標(biāo)

    輸入電壓：5V/10V/±5V/±10V，軟件控制。

    AD轉(zhuǎn)換器：16位AD，速度2000-250000通道/秒（USB2.0接口）。

    輸入阻抗：10兆歐姆。

    系統(tǒng)精度：0.01% FSR。

    分 辨 率：16位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500個(gè)采樣點(diǎn))

    輸入耐壓：-10V - +10V，瞬間±30伏。

4 軟件說明

FE-2100磁性材料自動測量系統(tǒng) 永磁測量 V3.0.0.15版的軟件界面如下圖4.1所示：

整個(gè)軟件測試界面：1 菜單；     2 曲線圖；     3 結(jié)果表格；  4 狀態(tài)欄；   

5 樣品參數(shù)；   6 儀表顯示；7 測試鍵。

4.1 菜單

菜單含文件、編輯、測量、報(bào)告和幫助。

4.1.1文件（File）

新建文件：包括新建索引和新建數(shù)據(jù)。新建索引：彈出存儲對話框模式引入文件名、擴(kuò)展名為：ind。新建數(shù)據(jù)之前必須先新建索引,每個(gè)索引多包含1024個(gè)數(shù)據(jù)。測試軟件只能同時(shí)顯示一個(gè)索引下的數(shù)據(jù)。新建數(shù)據(jù)：彈出存儲對話框模式引入文件名、擴(kuò)展名為：dat。

打開文件：打開保存的測試文件，文件類型可選擇*.ind（索引）和*.dat（數(shù)據(jù)）。

加載文件：在當(dāng)前索引下打開另一個(gè)索引里面的*.dat數(shù)據(jù)文件。

退出軟件：關(guān)閉測試軟件。

4.1.2編輯（Edit）

刪除數(shù)據(jù)：在打開任意一個(gè)索引文件的數(shù)據(jù)文件中，可以刪除當(dāng)前選中的dat文件；

清除數(shù)據(jù)：在打開任意一個(gè)索引文件的數(shù)據(jù)文件中，清除該索引下的所有dat文件；

刷新數(shù)據(jù)：在打開任意一個(gè)索引文件或數(shù)據(jù)文件后，可以更改當(dāng)前打開數(shù)據(jù)的參數(shù)，“刷新數(shù)據(jù)”數(shù)據(jù)結(jié)果會在原來的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行刷新。數(shù)據(jù)背景顏色變?yōu)榫G色，文件名會在原來的文件名名后面加上一個(gè)(new)，“保持?jǐn)?shù)據(jù)”工具欄，可保存當(dāng)前刷新后的數(shù)據(jù)，不保存也可以進(jìn)行預(yù)覽、打印等功能，即使進(jìn)行保存數(shù)據(jù)，也不覆蓋原來的數(shù)據(jù)，會自動新建立一個(gè)數(shù)據(jù)文件。

4.1.3測量（Measure）

測量菜單的下拉菜單選項(xiàng)設(shè)置包含系統(tǒng)設(shè)置、單位設(shè)置、報(bào)告設(shè)置、樣品設(shè)置和電源設(shè)置。

磁通修正：修正B值，范圍是0.900-1.100；

磁場修正：修正H值，范圍是0.900-1.100；

軟件語言：可切換中文或英文；

霍爾感應(yīng)法：一種H采集方法，采用霍爾原理的高斯計(jì)測量H值；由于霍爾傳感器的非線性，使用時(shí)需要非線性修正；

H線圈積分法：一種H采集方法，采用RC模擬積分器的磁通計(jì)測量H值，需要填寫H線圈匝數(shù)和H線圈面積；

測試完成后退磁：一般永磁樣品測試完成后退磁方便取出；

單位設(shè)置界面如圖4.3 所示：

可以切換單位（T、A/m、J/m3）和磁學(xué)制單位（Gs、Oe、GOe）。

1 T=10000 Gs=10 kGs

1 kGs=0.1 T

1 kA/m=1000 A/m=4π Oe=12.566 Oe    

1 Oe=1000/(4π) A/m =79.577 A/m

1 kJ/m3=1000 T*A/m=1000*10000 Gs*0.012566 Oe=0.12566 MGOe

1 MGOe=7.9577 kJ/m3

不僅可以切換報(bào)告的中文和英文格式，還可以在報(bào)告頂端顯示用戶的中文或英文名稱和公司LOGO。用戶可以在打印預(yù)覽中體會。

設(shè)定各類材料的磁性能上限參考值，根據(jù)計(jì)算相應(yīng)的B和H值范圍自動設(shè)定測試量程。溫度修正系數(shù)僅供參考。

磁化和掃描測試過程中電源輸出波形的各個(gè)狀態(tài)的時(shí)間長短設(shè)置。如果整個(gè)測試時(shí)間設(shè)定為90秒，則k0、k2和k4過零點(diǎn)的時(shí)間停留各為10秒，k1 正向輸出為30秒，k3反向輸出為30秒。由于樣品材料和電磁鐵材料磁滯效應(yīng)的影響，測試時(shí)間不宜太快太短。

4.1.4 報(bào)告（Report）

打印預(yù)覽：預(yù)覽軟件當(dāng)前界面的曲線圖的報(bào)告。

打印設(shè)置：設(shè)置打印紙張的大小、方向和頁邊距。

導(dǎo)出圖片：以圖片形式導(dǎo)出當(dāng)前的曲線圖。

導(dǎo)出報(bào)告：以圖片形式導(dǎo)出當(dāng)前界面的曲線圖的報(bào)告。

導(dǎo)出表格：以EXCEL表格形式導(dǎo)出當(dāng)前索引下的所有數(shù)據(jù)結(jié)果。

4.1.5 幫助 （Help）

系統(tǒng)計(jì)算器：打開計(jì)算器。

登錄 Internet：登錄湖南省永逸科技有限site。

關(guān)于FE-2100H：軟件版本以及法律聲明。

4.2 曲線圖

測試軟件包含4個(gè)曲線圖界面：采樣波形、磁滯回線、退磁曲線和退磁曲線簇。

4.2.1采樣波形

采樣波形記錄了整個(gè)掃描測試過程的磁場強(qiáng)度信號和磁通信號，紅色線代表磁場強(qiáng)度信號，綠色線代表磁通信號。橫坐標(biāo)是測試時(shí)間，縱坐標(biāo)是信號幅度。

4.2.2磁滯回線

磁滯回線如圖4.8所示：

磁滯回線代表了磁性材料的磁性能，它包括大磁化磁場強(qiáng)度Hm、剩磁Br、矯頑力Hcb和內(nèi)稟矯頑力Hcj等。磁滯回線還包括B-H曲線和J-H曲線，綠色的為B-H曲線，紅色的為J-H曲線。

4.2.3退磁曲線

退磁曲線其實(shí)是磁滯回線的一部分，只含第二象限曲線。

4.2.4退磁曲線簇

退磁曲線簇是同時(shí)顯示多4條退磁曲線。它可以方便的比較4個(gè)不同材料的差異，也可以比較同一個(gè)材料4個(gè)不同溫度下的差異。

4.3 結(jié)果表格

結(jié)果表格包含了文件名、樣品編號、磁性能參數(shù)（Br、Hcb、Hcj、BHmax、Hmax）、材料名稱、樣品形狀、樣品尺寸、溫度、測量日期、操作人員和備注。

4.4 狀態(tài)欄

狀態(tài)欄包括測試進(jìn)度條、當(dāng)前索引路徑和當(dāng)前軟件測試狀態(tài)。

4.5 樣品參數(shù)

樣品參數(shù)包含樣品形狀、材料名稱、測量方法、測試線圈的參數(shù)、樣品的參數(shù)、波形參數(shù)和記錄參數(shù)。

樣品形狀從左到右分別是環(huán)型、圓柱型、長方體型和兩個(gè)異型。兩個(gè)異型適用于樣品的有效截面積不確定情況。

材料名稱可選：鐵氧體、釹鐵硼、鋁鎳鈷、無取向、Y30BH、Y30、Y25和其他。如選釹鐵硼則測量方法固定為拋移J線圈。

測量方法可選：纏繞B線圈、固定B線圈、固定J線圈和拋移J線圈。

測試線圈的參數(shù)包含線圈匝數(shù)、線圈面積或殘?jiān)衙娣e或線圈線徑。

樣品的參數(shù)包括樣品編號和樣品直徑。

波形參數(shù)包含峰值電壓、測量時(shí)間和拐點(diǎn)電壓。

記錄參數(shù)包括測量溫度、測量日期、操作人員和備注。

4.6 儀表顯示

它包括一個(gè)高斯計(jì)（0-3T）和一個(gè)磁通計(jì)（0-20mWb）。量程可選自動，它根據(jù)選擇的材料名稱、樣品直徑和線圈匝數(shù)確定量程。

4.7 測試鍵

測試：啟動測試。

取消：中斷測試。

5 詳細(xì)操作

如果我們將內(nèi)稟矯頑力小于等于600kA/m的永磁材料歸為一般永磁類，大于600kA/m的永磁材料歸為稀土類材料的話，那么相應(yīng)的測試方法也分兩種：一般永磁類材料的測量和稀土類材料的測量。

一般永磁類材料的測量即掃描法測量。整個(gè)過程需要將被測樣品正向、反向勵(lì)磁（充磁）飽和，外加磁場必須大于被測樣品的內(nèi)稟矯頑力的3倍，所以大勵(lì)磁磁場要達(dá)到1800kA/m，也即電磁鐵的大磁場需要達(dá)到

1800000/79.6/10000=2.26T

對于一般的電磁鐵（DCT-140）配合收縮極頭，間隙為10mm時(shí)可以達(dá)到2.26T的，但要想達(dá)到更高的磁場那就困難了。

所以稀土類材料的測量采用拋移法，只測量di一象限和第二象限，反向勵(lì)磁只勵(lì)磁到剛過內(nèi)稟矯頑力處。同樣的電磁鐵（DCT-140），配合收縮極頭，間隙為10mm時(shí)可以測試內(nèi)稟矯頑力小于等于1800kA/m的材料。

5.1 一般永磁類材料的測量

一 檢查

檢查FE-2100H勵(lì)磁電源、FE-2100B&H和電磁鐵是否齊全，并按圖3.2和圖3.4將FE-2100H勵(lì)磁電源、FE-2100B&H、電磁鐵和計(jì)算機(jī)全部連接好。

二 開機(jī)

首先啟動計(jì)算機(jī)，然后雙擊打開FE-2100H測試軟件，再分別合上FE-2100B&H和FE-2100H勵(lì)磁電源的電源開關(guān)，預(yù)熱15分鐘。

三 準(zhǔn)備

準(zhǔn)備好被測樣品，清理樣品的表面，使樣品表面平整干凈。

根據(jù)樣品的材料或編號等信息新建一個(gè)索引保存，此時(shí)可以選擇樣品的形狀、樣品名稱，輸入樣品編號，選擇測量方法為固定J線圈，輸入樣品的直徑，選擇合適的J線圈并輸入固定J線圈的參數(shù)。波形參數(shù)按照樣品的高矮和矯頑力的大小來確定，樣品能勵(lì)磁飽和，也即大場Hmax大于內(nèi)稟矯頑力的3倍。記錄參數(shù)按實(shí)際填寫。

四 調(diào)零

將霍爾探頭和固定J線圈接好，量程自動點(diǎn)勾。然后把探頭拿出來遠(yuǎn)離磁場或放入零高斯腔，調(diào)節(jié)高斯計(jì)的零點(diǎn)后裝好。再調(diào)節(jié)磁通計(jì)的漂移，使其讀數(shù)每5秒跳動一個(gè)字以下即可。

五 測試

將樣品放入電磁鐵極面*并套好固定J線圈，調(diào)整好探頭位置后搖下極頭并鎖緊。

先點(diǎn)樣品磁化，磁化完畢后再點(diǎn)測試。

如果大場不夠，可以調(diào)整峰值電壓重新測試。

如果結(jié)果異常，仔細(xì)檢查找出原因重新測試。

當(dāng)測試過程中勵(lì)磁電源過壓或過流時(shí)，勵(lì)磁電源會發(fā)出“嘀嘀嘀”的報(bào)警聲并中斷輸出，這時(shí)，我們應(yīng)先按下電腦鍵盤的“ESC”鍵中斷軟件測試，再按下勵(lì)磁電源前面板的“Alarm Release”鍵取消報(bào)警。

六 處理

將測試的結(jié)果以圖表或表格的形式整理好，或存檔或打印。

七 關(guān)機(jī)

整理好樣品后，先關(guān)Fe-2100H勵(lì)磁電源的電源，再關(guān)FE-2100B&H的電源，后關(guān)閉軟件。

5.2 稀土類材料的測量

一 檢查

檢查FE-2100H勵(lì)磁電源、FE-2100B&H和電磁鐵是否齊全，并按圖3.2和圖3.4將FE-2100H勵(lì)磁電源、FE-2100B&H、電磁鐵和計(jì)算機(jī)全部連接好。

二 開機(jī)

首先啟動計(jì)算機(jī)，然后雙擊打開FE-2100H測試軟件，再分別合上FE-2100B&H和FE-2100H勵(lì)磁電源的電源開關(guān)，預(yù)熱15分鐘。

注：合上FE-2100H勵(lì)磁電源的電源開關(guān)前，請確保計(jì)算機(jī)已經(jīng)啟動完畢并且USB連接線是插好的。

三 準(zhǔn)備

準(zhǔn)備好被測樣品并充好磁，清理樣品的表面，使樣品表面平整干凈。

根據(jù)樣品的材料或編號等信息新建一個(gè)索引保存，此時(shí)可以選擇樣品的形狀，樣品名稱選釹鐵硼，輸入樣品編號，選擇測量方法為拋移J線圈，輸入樣品的直徑，選擇合適的J線圈并輸入固定J線圈的參數(shù)。波形參數(shù)按照樣品的高矮和矯頑力的大小來確定，大場Hmax略大于內(nèi)稟矯頑力。記錄參數(shù)按實(shí)際填寫。

四 調(diào)零

將霍爾探頭和固定J線圈接好，量程自動點(diǎn)勾。然后把探頭拿出來遠(yuǎn)離磁場或放入零高斯腔，調(diào)節(jié)高斯計(jì)的零點(diǎn)后裝好。再調(diào)節(jié)磁通計(jì)的漂移，使其讀數(shù)每5秒跳動一個(gè)字以下即可。

五 測試

將樣品與電磁鐵的磁場方向一致，放入電磁鐵極面*，調(diào)整好探頭位置。固定J線圈先不套在樣品上，放在電磁鐵外面準(zhǔn)備。極頭也先不搖下來。

直接點(diǎn)測試，軟件發(fā)出di一聲滴之后馬上套好固定J線圈，并搖下極頭鎖緊，在軟件發(fā)出第二聲滴之前這些都必須完成，如果時(shí)間不夠，可以將測試時(shí)間延長至120秒（一般為90秒）。在軟件發(fā)出第三聲滴之后，馬上松開極頭將極頭搖上去，將固定J線圈拿出來放在原來電磁鐵外面的位置，測試完成，軟件彈出結(jié)果。

如果大場不夠，可以調(diào)整峰值電壓重新測試。重新測試的樣品需要重新充磁。

如果結(jié)果異常，仔細(xì)檢查分析原因重新測試。重新測試的樣品需要重新充磁。

當(dāng)測試過程中勵(lì)磁電源過壓或過流時(shí)，勵(lì)磁電源會發(fā)出“嘀嘀嘀”的報(bào)警聲并中斷輸出，這時(shí)，我們應(yīng)先按下電腦鍵盤的“ESC”鍵中斷軟件測試，再按下勵(lì)磁電源前面板的“Alarm Release”鍵取消報(bào)警。

六 處理

將測試的結(jié)果以圖表或表格的形式整理好，或存檔或打印。

七 關(guān)機(jī)

整理好樣品后，先關(guān)FE-2100H勵(lì)磁電源的電源，再關(guān)FE-2100B&H的電源，后關(guān)閉軟件。