二维高频旋转磁特性传感结构设计及校准方法的研究

摘要

磁性材料在电气工程领域主要用于各种电机、变压器、电感器的磁芯制造。随着科技进步和工业发展，节能化、高频化、高效化、小型化已成为各种电磁设备的研究主题，其中高频作为目前的研究潮流，对磁性材料提出了更高的要求。研究高频下具有优良性能的磁性材料将对各种电磁设备的研发具有重要参考价值。超微晶合金材料，作为新兴材料的代表，具有饱和磁通密度高、磁导率高、高频损耗低等特性。研究其高频磁特性，对于新型电磁设备的研究应用具有更为实用的参考价值和研究意义。本文在超微晶合金样片二维高频磁特性研究的背景下，提出并设计出一种新型的B-H传感结构并对H线圈进行了校准实验。具体工作内容如下： 1、分析一维磁特性的三种测量方法和测量原理，对比三种方法的优缺点。简要概述国内外已存在的二维磁特性测量装置，以及国内外在三维磁特性测量方面的研究成果。 2、研究制作磁通密度传感器常用的两种方法：探测线圈法和针探测技术。通过对比两种方法各自特点，发现线圈法对于超微晶样片这种薄、脆且易碎的材料并不适用，决定采用探针法来制作磁通密度B传感器，测量样片的磁通密度。磁场强度传感器则采用H线圈。将B探针和H线圈通过PCB板连接到一起，制成了新型的B-H复合型磁滞矢量传感器。 3、对H线圈进行线圈系数的校准。为了增大磁场的均匀区域面积，设计了改进型亥姆霍兹线圈来进行高频下线圈的校准实验。在理论分析基础上，进行了大量校准实验，通过LabVIEW软件完成校准实验的数据采集，并对数据进行处理得到H线圈的校准系数。 4、采用本课题组设计的二维高频旋转磁特性测量装置，分别在交变磁场和二维旋转磁场下对超微晶合金样片进行了高频磁特性测量实验，从B-H复合型传感器上采集到感应信号，通过对采集到的信号进行分析处理得到测量结果，并进行简要的分析总结。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

（1）超微晶合金在电工领域的研究现状

（2）磁性测量的研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 磁特性测量方法概述

2.1 一维磁特性测量方法

2.1.1 爱泼斯坦方圈法

2.1.2 环形样件法

2.1.3 单片测量法

2.1.4 一维测量方法存在的问题

2.2 二维旋转磁特性测量方法的研究进程

2.3 三维磁特性测量的发展

2.4 本章小结

第三章 B-H复合型传感结构设计

3.1 B传感器的设计

3.1.1 B传感器设计原理

3.1.2 B传感器结构设计

3.2 H线圈的设计

3.2.1 H传感器设计原理

3.2.2 H线圈结构及参数

3.3 B-H复合型磁滞矢量传感器

3.4 本章小结

第四章 H线圈的校准研究

4.1 H线圈校准原理

4.2 H线圈校准装置的设计

4.2.1 改进型亥姆霍兹线圈设计原理

4.2.2 改进型亥姆霍兹线圈COMSOL仿真

4.2.3 校准装置的参数设计及操作方法

4.3 校准信号的同步检测

4.3.1 LabVIEW软件介绍

4.3.2 数据采集卡的选取

4.3.3 校准程序设计

4.4 H线圈校准实验数据及处理结果

4.5 本章小结

第五章 超微晶合金磁特性测量结果及分析

5.1 超微晶合金二维实验测量系统

5.2 交变磁场下磁滞特性的测量结果及分析

5.3 超微晶合金的二维磁特性测量结果

5.3.1 旋转磁场测量原理

5.3.2 二维测量结果及分析

5.4 本章小结

第六章 结论

6.1 论文工作总结

6.2 本文的主要创新点

6.3 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果

致谢