磁性材料是一類重要的材料.其在點機變壓器、傳感器領域中廣泛應用。在磁性材料的研究和應用過程中，BH曲線和磁導率是兩個重要的概念。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。

　　軟磁材料的測量

　　磁性元件變壓器和電感在開關電源和其他的電子設備里面大量使用。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量在小信號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性能。

　　目前能夠測試磁性材料的全面參數的只有磁化曲線BH分析系統。

　　BH分析系統可以測試軟磁材料在磁化過程中磁感強度B與磁場強度H之間關系的一系列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頻率下的磁參數Bm,Hm,Br,Hc,初始磁導率，磁芯損耗Pc，如下圖1

　　圖1BH曲線

　　BH分析系統是由激勵信號源、高壓功率放大器、被測磁性元件的電壓和電流信號處理電路、對應的AD采樣和軟件處理模塊構成。

　　由于目前示波器的功能和價格已經非常出色，我們不但可以利用它來實現AD采樣，而且也可以使用數字示波器內部帶有的信號源作為激勵信號源。這樣構成一套BH分析儀變得很簡單，只要外加一臺高壓功率放大器、被測磁性元件的電壓和電流信號處理電路和軟件處理用PC即可。如圖2所示的框圖

　　圖2BH分析系統框圖

　　由于BH分析儀測試磁化曲線時，磁性元件需要用高壓高頻大電流進行激勵才能達到真實的工作條件，所以對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452Wp，帶寬（-3dB）DC~1MHz，非常適合用來推動磁性元件的測試。

　　被測的磁性元件一般做成一個環形磁芯試樣。在磁芯上我們繞兩組線圈，分別是原邊和付邊。兩個線圈連接到測試工裝的4個接線柱上。被測磁性元件的原邊電流I和付邊電壓信號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，編寫程序通過USB接口從示波器讀取波形數據。然后根據數學公式，輸入被測磁環的物理參數，轉換成BH曲線。工作的時候，只要調整信號源的頻率和幅值，就可以控制曲線的B和H的最大值，并進一步計算磁環的損耗等指標。

　　我們設被測磁環的原邊匝數N1,電流i1，付邊匝數N2，電流i2，那么H=N1*i1/L，其中N1是輸入線圈的匝數；i1是輸入線圈的電流，單位是A；L是被測磁環的平均磁路長度，單位是m；H的單位是A/m。

　　其中S是被測磁環的截面積，單位是m2；N2是輸出線圈的匝數；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是最大磁場強度，單位是A/m。

　　其中μ0是真空磁導率,μ0=4πx10-7亨利/米，μa是初始磁導率。

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