Материал: Экспериментальные методы исследований. Калинин Ю.Е

предшествующего намагничивания до насыщения магнитная индукция стала нулевой.

Остаточная индукция и коэрцитивная сила определяются по предельной петле гистерезиса. Эти показатели свойств указываются как для магнитомягких, так и для магнитотвердых материалов. Кроме них для определенных групп материалов приводят другие показатели свойств, которые характеризуют возможности их использования в определенном рабочем режиме.

Кроме того, разумеется, важны и такие показатели свойств, как плотность, температура плавления и т. п.

У магнитных материалов cпециального назначения к основным показателям свойств относятся и некоторые специаль-

ные показатели, например коэффициент магнито-стрикции у

магнитострикционных материалов или коэффи-циент прямоугольности петли гистерезиса у материалов для магнитных запоминающих устройств. У материалов, предназ-наченных для изготовления постоянных магнитов, главным показателем свойств является произведение (BH)max, т. е. максимальное значение произведения магнитной индукции и напряженности магнитного поля на кривой размагничивания образца материала. Это произведение равно удвоенному значению максимальной удельной магнитной энергии материала. От этого показателя зависит объем магнита, необходимого для создания магнитного поля в заданном воздушном зазоре. Чем больше это произведение (BH)max,, тем меньше объем, а следовательно, и масса магнита. Энергия магнитного поля постоянного магнита, характеризуемая произведением (ВН)тах, называется также

энергетическим произведением.

Ряд специальных параметров применяется для магнитных материалов, работающих в переменных магнитных полях. Так, вследствие нелинейной зависимости магнитной индукции в магнитных материалах от напряженности магнитного поля возникает необходимость введения различных определений

291

относительной магнитной проницаемости для переменного магнитного поля.

Для материалов, которые работают в области самых слабых магнитных полей, важнейшим показателем свойств является

начальная относительная магнитная проницаемость – част-

ный случай проницаемости, которая определяется выражением

Другой частный случай проницаемости - максимальная относительная проницаемость, она определяется как наи-

большее значение относительной магнитной проницаемости на зависимости r - f(H).

Амплитудная относительная магнитная проницаемость

определяется выражением

где Вmax - максимальное значение магнитной индукции в течение периода; Нmax - максимальное значение напряжен-ности магнитного поля в течение периода.

Дифференциальная относительная магнитная проницае-

мость определяется выражением

292

и определяется как отношение комплексной магнитной индукции к комплексной напряженности магнитного поля в материале, деленное на магнитную постоянную 0.

Модуль комплексной относительной магнитной проницаемости определяется как

Отношение значения мнимой части к значению действительной части комплексной относительной магнитной прони-

цаемости дает тангенс угла магнитных потерь

где - угол магнитных потерь.

Комплексная магнитная проницаемость определяется обычно для первых гармонических индукции и напряженности магнитного поля.

Отдельно определяются относительная магнитная проницаемость магнитных материалов, предназначенных для работы при одновременном действии переменного и пос-тоянного магнитных полей (обратимая относительная маг-нитная проницаемость) и в импульсном режиме (импульсная относительная магнитная проницаемость).

Важным показателем свойств магнитных материалов при работе в переменном магнитном поле являются удельные магнитные потери рт, определяемые выражением

где Рт - магнитные потери; т - масса материала. При обозначении удельных магнитных потерь обычно указывается маг-

293

нитная индукция, при которой потери были определены, чаще всего В = 1,0 или В = 1,5 Тл.

Граничная частота определяется как максимальная частота, при которой начальная магнитная проницаемость уменьшается до 0,7 от ее значения в постоянном магнитном поле. Граничная частота тесно связана с удельным элек-трическим сопротивлением, которое также является важным показателем свойств магнитных материалов.

6.2. Основные методы исследования магнитных свойств вещества

В настоящее время разработано большое количество экспериментальных методов исследований и разнообразной специальной аппаратуры, позволяющей исследовать магнитные свойства ферромагнитных, парамагнитных и диамагнитных веществ в различных внешних условиях. Для исследования слабомагнитных веществ используются методы, основанные на измерении сил, действующих на тела, помещенные в неоднородное магнитное поле. Фарадей М. первым предложил этот метод. Позже этот метод неоднократно усовершен-ствовался, он с успехом применяется и в настоящее время. Укажем также на высокочувствительный магнитометрический метод, состоящий в измерении вращательных моментов, возникающих при взаимодействии магнитных моментов измеряемого образца и магнитной стрелки, закрепленной на упругом подвесе магнитометра.

Наиболее известный метод исследования магнетиков с большой восприимчивостью, явившийся прародителем многих последующих, - баллистический метод, в котором используется явление электромагнитной индукции. Столетов А.Г. был одним из первых теоретически обосновавшим и применившим этот метод для измерений магнитных свойств железа (кривая намагничивания и петля гистерезиса).

Известны и другие методы магнитных исследований и измерений. Они классифицируются по различным принципам.

294

Например, возможна классификационная схема, в которой магнитоизмерительные приборы делятся по виду измеряемых параметров и величин с добавлением названия первичного преобразователя: фотогальванический веберметр, магнитоэлектрический коэрцитиметр, магнитометр и т.д. Однако такая схема не вполне последовательна, так как коэрцитиметр может быть магнитоэлектрическим или магнитооптическим, магнитометр – магнитомеханическим, магнитооптическим, вибрационным и т.д. В то же время коэрцитиметр может быть, например, гальваномагнитным, т.е. по существу, магнитоэлектрическим, магнитометр – ферроиндукционным (феррозондовым), т.е. тоже магнитоэлектрическим.

Поэтому с учетом сложившейся терминологии методы измерения магнитных характеристик классифицируются по физическому явлению и роду входной и выходной величины. При этом основными методами измерений магнитных параметров целесообразно считать такие, которые находят использование в серийно изготавливаемых измерительных установках, либо в установках, для которых может быть установлен порядок метрологического обслуживания. К ним относятся магнитоэлектрический, магнитооптический, магнитомеханический, магниторезонансный, получившие наибольшее распространение в производственных условиях. В научных исследованиях они дополняются гальваномагнитным, магнитопорошковым и другими методами. Метрологическое обеспечение данной области измерений базируется на применении магнитооптического (нормальный эффект Фарадея, меридиональный и полярный эффекты Керра) метода.

В последние годы большинство методов измерений автоматизировано. Высокая степень автоматизации измерительных установок существенно повышает их эффективность, повышает точность измерений и упрощает эксплуатацию. При этом усложнение конструкции установки касается главным образом каналов обработки сигнала первичного преобразователя.

295