1、霍尔法测磁滞回线一、实验目的及要求1、 掌握霍尔法测量磁滞回线的原理及操作方法2、 测量 Cr12 模具钢的磁滞回线3、 计算铁磁材料的性能参数二、实验设备（环境）及要求实验仪器如图 4 所示，它由直流稳流源、交流电压源、数字式特斯拉计（以霍尔传感器为探测器，并有螺旋装置移动） 、待测环形磁性材料，上面绕有 2000 匝线圈，样品的截面为2.00cm2.00cm 间隙为 0.2cm，和双刀双掷开关等。三、实验内容与步骤实验原理磁滞回线的测量在待测的铁磁材料样品上绕上一组磁化线圈，环形样品的磁路中开极窄均匀气隙，在磁化线圈中，在对最大值磁化电流 Im 磁锻炼基础上，Il 值的磁化而对应每个磁化电
2、流 Ik 值，用特斯拉计测量气隙均匀磁场区中间部位的磁感应强度 B，既能得到该磁性材料的磁滞回线，如图 E18-1D 的 QRQR Q, 组成的曲线为磁滞回线。OA 曲线为材料初始化曲线。对于一定大小的回线，磁场化电流最大值设为 Im，对于每个不同的 Ik 值，使样品反复的磁化，可以得到一族磁滞回线，如图 E3 所示，把个磁滞回线的顶点及坐标原点 O 连接起来，得到的曲线称为基本磁化曲线。为了得到一个对称而稳定的磁滞回线，必须对样品进行反复的磁化，即“磁锻炼”这可以采取保持磁化电流 Ik 大小不变的情况下，利用电路中的换向开关使电流方向不断改变的方法来达到目的。在测量基本磁化曲线时，对每一个磁
3、化电流 Ik，必须进行磁场锻炼，由此测到的磁感应强度 B 和磁场化曲线 H 之间的关系曲线和起始磁化 曲线是不同的。测量基本磁场化曲线或起始磁化曲线都必须由原始状态 H=0 和 B=0 开始，因此测量前必须对待测样品进行退磁，以消除剩磁。在环形样品的磁化线圈中通过的电流为 I，则磁化场磁场强度 H 为H=NI/lN 为磁化线圈的匝数，l 为样品平均磁路长度， （平均磁路长度因样品而略有不同，经实际测量） ，H 的单位为 A/m。为了从间隙中间部位测得样品的磁感应强度 B 值，根据一般经验，截面方形样品的常和宽的线度应大于或等于间隙宽度 810 倍这样才能保证间隙中有一个较大区域的磁场是均匀的，
4、测到的磁感应强度 B 的值才代表样品中磁场在中间部位实际值。实验步骤1. 用数字式特斯拉计测量样品间隙中剩磁的磁感应强度 B 与位置 X 的关系，求得间隙中磁感应强度 B 的均匀区范围 X 值。2. 测量样品的起始磁化曲线，测量前先对样品进行退磁处理。若磁化电流的不断反向，且幅度逐渐减小至零，最终使样品的剩磁为零。如电流由 0 增至 600mA 再逐渐减小至0，然后双向开关换为反向电流由 0 增至 500mA，再由 500mA 调至零，这样磁化电流不断反向，最大电流值每次减小 100mA，最终将剩磁消除，退磁过程如 E18-4 所示，然后测量 B-H 关系曲线。3. 测量模具钢的磁滞回线前的磁
5、锻炼。由初始磁化曲线可以得到 B 增加得十分缓慢时，磁化线圈通过的电流值 Im，然后保持此电流 Im 不变，把双向换向开关来回拨动 10 次进行磁锻炼。 （开关拉动时，应使触点从接触到断开时间长些，这是为什么？磁锻炼的作用是什么？）4. 测量模具钢的磁滞回线。通过磁化线圈的电流从饱和电流 Im 开始逐步减小到 0，然后双向换向开关将电流换向，电流又从 0 增加到-Im,重复上述过程，即（Hm,Bm）(-Hm,-Bm),再从(-Hm,-Bm)（Hm,Bm） 。其中每隔 50mA 测一组(Ii,Bj)值。由公式 1 求出Hi 值。用作图纸作模具钢材料的初始磁化曲线和磁滞回线。记录模具钢的饱和磁感应
6、强度 Bm 和矫顽力 Hc。四、实验结果与数据处理1Cr12 磨具钢的实验数据I/mA H/(A/m) B/mT I/mA H/(A/m) B/mT0 0 0 -301 -2498.3 -256.250 700 16.3 -351 -2913.3 -308109 904.7 56.1 -400 -3320 -355150.7 1250.81 98 -451 -3743.3 -397201.3 1670.79 153.7 -501 -4158.3 -431.3250 2075 208 -550 -4565 -456300 2490 263 -600 -4980 -476350 2905 312
7、-644 -5345.2 -489400 3320 354.2 -644 -5345.2 -489454 3768.2 392 -597 -4955.1 -483500 4150 418.3 -550 -4565 -477551.1 4574.13 442.3 -500 -4150 -469600.5 4984.15 461.3 -445 -3693.5 -459640.7 5317.81 474.6 -399 -3311.7 -449640.7 5317.81 474.6 -351 -2913.3 -433.9593.3 4924.39 468.6 -300 -2490 -414.6550.
8、5 4569.15 462.6 -250 -2075 -386.5500.4 4153.32 454.6 -201 -1668.3 -349.8449.4 3730.02 444.8 -150 -1245 -302.7400 3320 433 -100 -830 -247.9350.5 2909.15 418 -50 -415 -188.5300.3 2492.49 397.2 0 0 -126248.3 2060.89 368 50 300 -60201.4 1671.62 333 100 700 16.3150.8 1251.64 286 151 1253.3 63.2100.1 830.
9、83 230 200 1660 123.849 406.7 171 251 2083.3 185.70 0 109 300 2490 242.20 0 109 351 2913.3 298-51.5 -427.45 47.5 400 3320 345-102.4 -849.92 -17.1 453 3759.9 389-150.1 -1245.83 -75.9 503 4174.9 421-199 -1651.7 -136.8 552 4581.6 445-250 -2075 -197.2 600 4980 464-301 -2498.3 -256.2 640.5 5316.15 4772.Cr12 模具钢的磁滞回线五、分析与讨论经过数据处理后，将数据导入 origin，得到上面的 Cr12 模具钢关于 B 随 H 的变化曲线，即磁滞回线。但磁滞回线的形状与原理那边的标准图还有明显的差异，就是在 H=03000A/m 的地方出现 B 斜率偏大的现象，这可能是一开始没有完全消磁，造成在测量其 B 的值时，出现 B 的值比较大。
