磁性材料自动测量装置的研究

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1、磁性材料自动测量装置的研究瞿清昌王京平林安利李之彬中国计量科学研究院北京100013)摘蔓：奉文叙述中国计量科学研究院研制成功新一代警性材料自动谢量犍量，其原理基于第三代ATE(宣动测量装置)．它和虚拟仅器在溅量原理上相近，诅在应用上存在明监的差别．目前进一研究已。筏槔广泛的应用．美t浦磁性材辩测量装置1基本原j里磁性材料工业是战后发展最快的领域之一。随着磁性材料工业的发展，传统的经典和模拟磁性测量设备都不能适应其检验和测试工作的话要。到八十年代韧，基于AID、D／^和微机技术的第三代ATK(TheThirdGe

2、neratinofAutoTestEquipment)的出现使我们认识到选一新的技术方向。十多年来的实践：茳一步证明了这一点，装置进一步系统化了。面且发展到了新的领域。所谓第三代ATB就是由镦机、接口母线和具有相应的速度和分辩率的AID}nD／A(模拟／效宇、数字f模拟转换器)加上相应的激励机构和传感放大器结合组成的新一代自动测量设备，其逻辑原理图见图1。其主要特点就是微机成了整个装置的中心，它通过接口母线作用于整个装置，使各种各样的测试变成一个简单而通用的模式。这个模式就是由计算机通过D／A发出激励函数x(t)

3、，经过激励机构作用于被测试样。用各种相应的传感放大器将试样的响应函数R(t)转换为电信号并放大到适当的电平，由A／D转换器对R(t)的模拟量进行时问和幅值的量化(俗称采样)变为数据集，再由接口母线把这些数据集送回计算机．计算机则联立激励函数X(t)和响应函鼓R(t)求出其关系函数R(x)，这就是测试结果。它可以是函数、曲线、图表或者还原为模捌量。它可以直接输出这些结果，也可以把这些结果反馈到更大的系统中击。这种损4试系统大到可以用爆炸(激励)法测量大地振渡响应以寻找石油和其它矿产，小到用电源激励一个元件网路以测量

4、它的传输函数。在磁性材料测试中激励函效就是励磁场H(t)，响应函数就是B{t)，按4试结果就是就是关系函数B(H)J{H)和基于这些函数关系的各个特征参数。很显然第三代ATB的最大特点是由A／1)}n擞机的结合使系统获得了高度的软件功能，以此代替了传统的ATE中的大量的终端仪表和测量设备等造价昂贵、结构复杂的硬件．从而使装置的功能大大提高，成本大为降低。理论和实践证明计算机通过D”具有板强的产生各种激励函数的能力，只要这些函数或波形在实际中存在、在数学上有定义。同时对于一个连续的信号，特别是周期信号，在测量误差范

5、围内其富氏级数总可以认为是有限的，也就是说总可以用一个足够大的n的级数来描述它。只要满足乃奎斯特条件，用N(N>2n+1)个采样点就可以完整地描述这个函数e也就是说我们用一定的时间间隔和～定的分辩率的A／D就可以对响应函数和激励函数进行足够精度的时闻和幅值得的量化，从而用一个离散的数据集来描述这个连续变化的模拟函数。所谓乃奎斯特条件就是对一个周期信号进行时问上等甩离、在一个周期内有整数个采样点的A／D转换。对已经进舒时闻一945—和柘储量化前激励西效和响应函数，计算机的软件功姥就很容易获得其关系函数暑《鄹，进而从

6、定义出发隶得各个测量缔果。也就是说传统设备中的测量仪表就被微机的软件功能所取代了。圉1第三代ATE和磁性材料自动测量装置原理框图本文所描述的磁性材料自动测量装置，是这种第三代ATE的具体化和典型应用，它以系列励磁电源和励磁机构(包括螺绕环、爱泼斯坦方圈、各种磁导计和电磁铁)发出勋磁《激励)函数，用测量线圈、霍耳效应磁场传感器、模拟积分器和测量放大器等组成相应的传感放大器，用微机的软伟功能完成较磁(包括金属软磁、饮氧体软磁、非晶、徽晶和超微晶软磁)、永磁(包括金属永磁、铁氧体永磁和稀土永碰)、硅钢、电工纯铁和弱磁钢

7、等各种磁性材料的交、宣流磁性测量，其颤率范围目前已从直流到1龃z。其测越方法除锞留经典和传统的磁性测量方法外，更多的是采用直接从定义出发的测量方式，在交流测量中用富分析取代传统的磁测电桥。装置的软件功能使传统的冲击法得到进一步的完善和提高，其冲击夏敬度达到4。丑n，超出最好豹冲击检浇计两倍l!i上，从而彻底地摆脱了对这种经典仪器的依赖，而保留了这一经典的、最接近于定义的静态磁性测量方法。2数字测量数字测量，即从定义出发的测量，是第三代ATB的一个重要的特征。其原理和一个通用的数字多用表是不同的。一般的数字电压表只

8、是将各种被测量通过各种模拟变换器变成直流电压，最终由一个A／n将此直流量进行幅值的量化得到测量结果。第三代^TE采用了和传统测量方法不同的测量方式，即把一个或多个被测量在观察或测量时同内通过^『D对它们同时进行实时的时间和幅值的量化，把一个或一群连续变化的模拟量变成一组量化的、离散的数据集合。其测量结果则是由计算机从定义出发求得的一个量的测量结果，或者是两个或两个以上变量