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亥姆霍兹线圈"测量原理
 
更新时间:2011.10.09 浏览次数:
 
亥姆霍兹线圈"测量原理
一、概述
  用磁通计(表)检测永磁体时通常采用“提拉法”,对已充磁样品用扁平线圈进行套磁通这种方法直观而有效,但缺点是对每种不同规格的样品,必须做不同尺寸的线圈,严格来说对非常薄的样品,检测线圈的制备难度也是较大的,费事而低效。
  用亥姆霍兹线圈测量磁通,在一定程度上可以解决上述问题,因而近年来国内永磁体生产厂家广泛的采用这种方法对批量产品进行检测。
二、亥姆霍兹测量装置的特点
  亥姆霍兹测量装置是一种由一定直径与高度比的两组线圈组成的筒形测量装置。将样品按充磁方向放入筒内,或从筒内取出,这二种简单的操作都可实现测量。根据其原理,对被检样品的几何形状没有任何限制,如圆柱形、圆片形、矩形、瓦形等,均能适应(对多对磁极不适用)。
三、亥姆霍兹装置的使用
  “亥姆霍兹”线圈为适应多种尺寸规格的产品,因而线圈框架较大,包围的面积也大。与紧密线圈法相比,在相同的匝常数情况下,亥姆霍兹装置测得的值要低。但是,在一般批量测量时,其着眼点是判定产品合格与否,对具体值不关注。例如:对被测磁体的磁通为1320为合格,而在亥姆霍兹线圈中测得815也是无关紧要的,只要将合格品要求的上、下限按新的比例要求降下来即可。但值得注意的是,由于目前的磁通表大约精度都在0.5%~5%之间,为了发挥表的检测精度,用亥姆霍兹线圈装置测量样品时,必须显示三位或三位以上有效数字,这可以用选择不同的量程档位及改变亥姆霍兹线圈匝数相结和来实现。
四、亥姆霍兹线圈筒外径与被测样品最大外径关系
  该装置可以适应较多几何尺寸形状的样品进行检测,但最大外径也有一定的限度,大体的比例关系如下:
  径向60%D(D为亥姆霍兹线圈直径)
  纵向70%H(H为亥姆霍兹线圈高度的1/2)
五、可行性验证
  任何一种装置是否能用于定量检测,首要的前提就是检测值的重复性,重复性越高则人为检测误差就越小,没有一定的重复性就不能用于做定量检测。
  在亥姆霍兹线圈装置的测量中,人为误差的来源在于样品放入筒中位置的不重复造成。被测样品的几何中心位置尽量与筒的中心位置重合或者靠近,被测样品不能靠近筒的边缘放入或取出时读磁通。
  前面二项中所述之径向60%D和纵向70%H就是样品每次放入或取出的区域,只要样品放入这个区域读取检测值,一般对于同种规格的样品人为误差引入0.2~0.5%FS之间是可以实现的。既达到一定的检测精度,又提高了检测速度,这是我们所预期的。继续增大被测样品的外径人为误差就会增大很快(系被测样品不能全部放入“磁场的均匀区”所至),同时也增大了操作难度及检测速度。
  可行性验证并不困难,把亥姆霍兹线圈接入磁通表按常规使用方法操作仪器,主要是零点要尽量调校好——漂移愈慢愈好。这时将被测样品放入筒内读数据(沿充磁方向放入或取出,不能乱抛),对同一样品反复多次测量。读取一系列的数据如812、813、812、814,等等,再将这一系列数据的末位值相加除以测量次数得到一个平均数,取这个数的整数部分,把前两位重复数值照写,得到一个新的三位数,这个三位数我们暂且认为它就是准确值(不包括仪器误差)。然后再进行误差运算评估,即将得到的人为附加误差与仪器精度进行比较。
  这个过程是在某一种产品首次用本装置检测时所必须的过程(并非是每次使用都要这样进行),一般选取的三位有效数字进行评估,如果末位字跳动较大时应选取4位数进行评估。
六、亥姆霍兹线圈匝常数的更改
  在对不同产品,特别是新产品进行检测分选时,对亥姆霍兹线圈匝常数的增减有时是不可避免的。方法如下:
  将原有已知匝数的线圈接入磁通表,对要测的样品进行常规测量,将测量值除以匝数得到每一匝的毫伏数(毫伏/匝)。根据希望在表上显示的读数,进行简单运算即可得知需要的匝数。值得注意的是亥姆霍兹两组线圈应上下对称增减,在绕制方向相同时采用:首-尾-首-尾串联。
七、线圈线径的选择
  根据要绕的匝数多少选择不同的线径,在线槽能绕下的前提下选择线径略粗一点为好。并且将匝常数记录在检测装置上,以备下次更改时做参考。
 
   
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