在开磁路中测量磁性材料矫顽力的方法
Method of measurement of the coercivity of magnetic materials in an open circuit
(IEC 60404-7:1982,IDT)
(送审稿)

前 言
本标准等同采用IEC 60404-7:1982《在开磁路中测量磁性材料矫顽力的方法》。
本标准代替GB/T 13888《在开磁路中测量磁性材料矫顽力的方法》。
本标准等同翻译IEC 60404-7:1982。
为便于使用，本标准做了下列编辑性修改：
──“本国际标准”一词改为“本标准”；
──用小数点“.”代替作为小数点的逗号“，”；
──删除国家标准的前言。
本标准与GB/T 13888-1992相比主要变化如下：
──将等效（修改）采用改为等同采用，使本标准与相应的国际标准完全一致。
本标准由中国电器工业协会提出。
本标准由全国电工合金标准化技术委员会（SAC/TC 228）归口。
本标准起草单位：桂林电器科学研究所、中国计量科学研究院。
本标准主要起草人：谢永忠、林安利、陈京生、詹亚萍。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：
──GB/T 13888-1992。

在开磁路中测量磁性材料矫顽力的方法
1　范围

本标准适用于矫顽力为500kA/m以下的磁性材料。对于矫顽力低于40A/m和高于160kA/m材料的测量，参见附录A。
2　目的
本标准规定了在开磁路中测量磁性材料矫顽力的方法。
3　定义
矫顽力(或内禀矫顽力HcJ)HcJ coercivity HcJ
使预先磁化到饱和的试样磁极化强度减小到零时，所需的磁场强度。
注： 矫顽力HcJ和矫顽力HcB的区别在于磁滞回线是定义在B-H坐标系上，还是定义在J-H坐标系上(见图1)。可以证明对于高增量磁导率的材料，在B = θ的范围，矫顽力HcJ和矫顽力HcB之间的差别可以忽略不计，因为:
HcB=HcJ (1-μ0△H/△B ) ………………………………(1)
式中:
HcB——磁感应强度矫顽力，A/m;
HcJ——内禀矫顽力，A/m;
△B——磁通密度的增量，T;
△H——磁场强度的相应变化，A/m;
μo——磁常数，μo=4π×l0-7H/m。

图1　磁滞回线
4　方法原理
当把一个磁性材料的试样，放入非常均匀的磁场时，只要试样的磁极化强度不为零，迭加在原来的磁场上，便会使这个磁场发生畸变。如果在试样上施加一退磁场，使试样的磁极化强度变为零，试样处于完全退磁状态，则磁场的畸变消失，此退磁场的大小等于矫顽场强度。利用磁通探测器，可检测靠近试样磁场畸变情况，从而给出测定矫顽场强度的方法。
本方法首先把试样磁化到饱和，然后施加一退磁场，直到由于试样引起的磁场畸变消失为止。测量此时的退磁场强度，就得到试样的矫顽力。
测量时，试样放在螺线管中部的开磁路中。磁通探测器，可放在如下两种位置：
a.靠近试样一端(图2方法A)；

图2　方法A
b.在螺线管外部(图3方法B)。

图3　方法B
注： 1—螺线管；2—试样；3—振动探测线圈；4—离开轴线安装的磁通敏感探头(例如霍耳探头或磁通门探头)；
5—差分探头(例如霍耳探头或磁通门探头)
5　试样
试样可为各种形状和尺寸，且满足如下条件：
a) 试样放在螺线管内，其长轴应与螺线管的轴线平行；
b) 试样应具有长直的形状，以使自退磁场不致影响其磁化到饱和，并且形状效应对矫顽力的测量不产生显著误差(例如:在圆柱形试样的情况下，推荐长径比大于5∶l )。
6　测量
6.1　磁化
把试样磁化到饱和可采用:
a. 矫顽力测量装置的螺线管;
b. 一个独立的装置，例如一个带有永磁体或电磁铁或脉冲线圈的磁化装置。
当磁化场强度增加50%，矫顽场强度的增加小于1%时，则认为试样达到饱和了。对于具有低矫顽
力和高电导率的磁性材料，应平缓地、不间断地施加磁化场。饱和磁化场的持续时间应足够长，以保证
完全穿透材料(这个持续时间取决于材料的磁导率、电导率和厚度，一般在2～20s之间)。然后将电流从最大缓慢、平稳地降到零，其持续时间不短于30s。
注： 参见附录A 中A.2。
6.2　测量装置
对于在退磁过程中，试样零磁极化强度的探测，可用下述两种方法:
6.2.1　方法A
靠近试样末端放置一个轴向振动的探测线圈(图2)，检测试样的磁极化强度。在探测线圈中感应的交流电压零点(例如在示波器上观测)，或者靠近试样放置一个磁通敏感探头(例如霍尔探头或磁通门探头)，其测量轴垂直于螺线管的轴(图2)。该探头应放在螺线管的轴线外，以提高灵敏度。
6.2.2　方法B
将两个差分磁通敏感探头(例如，霍尔探头或磁通门探头)，对称放置在螺线管的外面并靠近中部。
用这种差分方法，可充分补偿均匀外磁场的影响。
6.3　矫顽力的测定
调节与螺线管相接的直流电源，连续、缓慢地增加通过螺线管的退磁电流，直到测出试样的磁极化强度为零。
这个退磁电流的值，应该用一只准确度不低于0.2级的电流表来测量，或者在给出相同准确度的条件下，采用数字电压表并联在一标准电阻两端的方法进行测量(图4)。

图4　磁化和退磁电路
E——可变的直流电源；A——电流测量装置；S1——转换开关；S2——反向开关
螺线管中试样体积范围内的磁场强度变化应不大于±0.5%。
对于螺线管退磁场的两个方向，都应测量退磁电流。
矫顽力按公式(2)计算：
HcJ = kI ………………………………(2)

式中:
HcJ——内禀矫顽力，A/m；
I ——极性相反的两个电流的平均值，A；
k ——螺线管常数，I/m。
当使用方法A时，测量应该在试样的两个末端分别进行，矫顽力值取两个测量结果的平均值。
对于矫顽力大于500A/m的材料，不必在两个磁场方向测量。
注： 方法A是对试样局部的测量，而方法B是对试样整体的测量，因此，对于一个不均匀的试样，测量结果可能有些差异。
6.4　重复性
只要执行上述测量程序，而且材料具有均匀的磁极化强度，则矫顽力测量的重复性，对于矫顽力小于40A/m的材料，可小于或等于±5% ；对于矫顽力大于40A/m的材料，可小于或等于±2%。
但是，这个重复性可能受到材料不均匀性和试样形状的影响。
7　试验报告
试验报告应包括:
——材料的类型和状态；
——试样的形状和尺寸；
——磁化到饱和的方法；
——测量方法和使用的装量；
——内禀矫顽力HcJ的计算值;
——试验温度。

附　录　A
(资料性附录)
矫顽力低于40A/m和高于160kA/m材料的测量措施

A.1　矫顽力低于40A/m的材料
对于矫顽力低于40A/m的材料，应采取下述措施:
a) 测量装置应置于无强磁场的环境中并远离磁性物质；
b) 测量环境的磁场应补偿或将测量装置屏蔽至磁场值低于0.5A/m；
c) 在制备试样的过程中和以后，应避免引入内部的机械应力；
d) 当使用霍尔探头测量低于10A/m的矫顽力时，必须保证由于霍尔探头的偏流产生的磁场对测量确无影响。
A.2　矫顽力高于160kA/m的材料
对于矫顽力高于160kA/m的材料，应采取下述措施:
a) 具有高矫顽力的试样，长径比常常小于5:1。在这种情况下，采用在磁化时把若干段同样的材料块靠在试样两端，使试样加长，可能有利于磁化到饱和；
b) 应避免在磁化或退磁过程中使试样变热。