1 FE-2100H永磁測量裝置產品簡介

1.1FE-2100H永磁測量裝置簡介

FE-2100H永磁材料磁性測量儀適用于測量各種鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼和釤鈷等永磁材料的剩磁Br、矯頑力Hcb、內稟矯頑力Hcj和大磁能積BHmax等磁性能參數，并顯示B&J-H磁滯回線和退磁曲線。

FE-2100H永磁材料磁性測量儀依照國家標準GBT 3217-2013的測試方法，采用微機控制和A/D、D/A技術，自動設定磁場和磁通量程，自動修正積分零點漂移和霍爾探頭非線性，設備測量過程中無需人工操作，簡便快捷。

1.2FE-2100H永磁測量裝置適用標準

GB/T 3217-2013 << 永磁（硬磁）材料磁性試驗方法 >>

GB/T 24270-2009 << 永磁材料磁性能溫度系數測量方法 >>

IEC 60404-5 << 磁性材料第5部分:永磁(硬磁)材料磁性能測量方法 >>

1.3FE-2100H永磁測量裝置儀器特點

可測量各種鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼和釤鈷永磁材料；

可測量各種圓柱、方塊、環形和瓦形（需要配置瓦型夾具）形狀的永磁材料；

自動測量永磁材料的剩磁Br、矯頑力Hcb、內稟矯頑力Hcj和大磁能積BHmax等磁性能參數；

巧妙的極柱抱死結構設計，改變了傳統電磁鐵鎖緊困難的物理性問題；

除設置永磁測量參數和擺放樣品外，磁化、測試和退磁等過程一次性完成，測量時間短；

采用微機控制和A/D、D/A轉換技術，自動設定測試磁場和測試量程；

自動修正積分漂移和霍爾探頭非線性；

滿足常溫到220℃永磁材料溫度曲線的測量，測試報告多可疊加4條溫度曲線；

配備的測試軟件，軟件操作簡便且具有強大的數據管理功能。

1.4FE-2100H永磁測量裝置軟件功能

支持Win XP/7/8/10中文或英文操作系統，并且支持中文或英文顯示；

測量過程中測試波形曲線實時顯示，可隨時中止測量；

測量結果自動保存（按測試編號保存或手動干預保存）

樣品編號、尺寸、參數等數據可自動保存，減少人工差錯；

軟件有打印預覽功能，也可直接打印測量結果和測試曲線；

測量結果和測試曲線可輸出為BMP等圖片格式，也可導出為數據表格形式；

多可同時疊加顯示4條測量結果曲線，可更直觀的比較不同條件下的差異；

內置各種材料的溫度系數，可為溫度修正提供數據參考；

測量周期為30-120秒（具體取決于樣品類型和操作人員的熟練程度）；

1.5FE-2100H永磁測量裝置技術指標

1.5.1  測試度：

  1.5.2  勵磁電源

配置不同的電磁鐵可以產生不同范圍（更高）的磁場，有多種規格供不同的客戶選擇，輸出功率在2kVA到16kVA。

1.5.3高斯計

FE-210H高斯計是采用霍爾效應原理而設計的，它的主要性能指標如下：

顯  示：4 1/2 LED表頭顯示；

量  程：0.5/1.0/1.5/3.0 T 或0.5/1.0/2.0/4.0 T；量程自動控制。

分辨率：1mT；

誤  差：0.3%；

1.5.4  磁通計

FE-210B磁通計是采用RC電子積分器原理而設計的，它的主要性能指標如下：

顯  示：4 1/2 LED表頭顯示；

量  程：2.5/5.0/10/20 mWb；量程自動控制。

分辨率：1µWb；

誤  差：0.3%；

漂  移：1µWb/分鐘；

阻  抗：10kΩ；

1.5.5 電磁鐵

根據樣品的尺寸大小或矯頑力大小的不同選擇不同的電磁鐵，有以下幾種選擇：

1.5.6  數據采集卡

FE-2100H永磁材料磁性測量儀使用的數據采集卡分兩種：MP411(12位)和USB2817(16位)。

MP411的技術指標        

    輸入電壓：5V/10V/±5V，軟件控制。

    AD轉換器：12位AD，速度2000-20000通道/秒（USB2.0接口）。

    輸入阻抗：1兆歐姆。

    系統精度：±0.1% FSR。

    分 辨 率：12位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500個采樣點)

輸入耐壓：-6V - +12V，瞬間±30伏。

USB2817的技術指標

    輸入電壓：5V/10V/±5V/±10V，軟件控制。

    AD轉換器：16位AD，速度2000-250000通道/秒（USB2.0接口）。

    輸入阻抗：10兆歐姆。

    系統精度：0.01% FSR。

    分 辨 率：16位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500個采樣點)

    輸入耐壓：-10V - +10V，瞬間±30伏。

1.6基本配置

2 測試原理

2.1 原理框圖

FE-2100H永磁材料磁性測量儀的測試原理框圖如圖2.1所示。

2.2測量過程

整個測量過程是：計算機通過數據采集卡向FE-2100H勵磁電源發出勵磁電流信號，同時對測量過程控制。通常使用的勵磁信號是一個近似于三角波的整周期波形。在勵磁電流作用下，電磁鐵產生變化的磁化場，與此同時，FE-210H高斯計將磁場強度信號、FE-210B磁通計將磁通信號送到數據采集卡的雙通道A/D轉換器中，A/D轉換器將雙通道的電壓信號由模擬量便成數字量后送到計算機中。計算機獲得整周期測量信號后，利用軟件技術對其進行各種計算處理，后給出測量結果及各種圖形。整個測試過程大約60-120秒。

3 硬件組成

3.1 勵磁電源

POWER：電源開關，帶指示燈（紅）；

Alarm Release：報警復位，帶指示燈（黃）；當勵磁電源過壓或過流時，勵磁電源停止工作，指示燈亮——同時蜂鳴器發出“嘀嘀嘀”聲音提示，按下此鍵取消報警，勵磁電源恢復正常工作狀態。

Adj：手動輸出調壓電位器；

Voltage：輸出電壓表；指針式。

勵磁電源的后面板如圖3.2所示：

B：磁通信號模擬輸入；接磁通計模擬輸出。

H：磁場信號模擬輸入；接高斯計模擬輸出。

USB：數據采集卡接口；連接計算機。

Output：勵磁電源輸出；接電磁鐵。

3.2 電磁鐵

3.3 數據采集卡

FE-2100H永磁材料磁性測量儀使用的數據采集卡分兩種：MP411(12位)和USB2817(16位)。

3.3.1 MP411的技術指標        

     輸入電壓：5V/10V/±5V，軟件控制。

     AD轉換器：12位AD，速度2000-20000通道/秒（USB2.0接口）。

     輸入阻抗：1兆歐姆。

     系統精度：±0.1% FSR。

     分 辨 率：12位。

     噪    音：小于±1LSB(典型，500個采樣點)

輸入耐壓：-6V - +12V，瞬間±30伏。

3.3.2 USB2817的技術指標

    輸入電壓：5V/10V/±5V/±10V，軟件控制。

    AD轉換器：16位AD，速度2000-250000通道/秒（USB2.0接口）。

    輸入阻抗：10兆歐姆。

    系統精度：0.01% FSR。

    分 辨 率：16位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500個采樣點)

    輸入耐壓：-10V - +10V，瞬間±30伏。

4 軟件說明

FE-2100磁性材料自動測量系統 永磁測量 V3.0.0.15版的軟件界面如下圖4.1所示：

整個軟件測試界面：1 菜單；     2 曲線圖；     3 結果表格；  4 狀態欄；   

5 樣品參數；   6 儀表顯示；7 測試鍵。

4.1 菜單

菜單含文件、編輯、測量、報告和幫助。

4.1.1文件（File）

新建文件：包括新建索引和新建數據。新建索引：彈出存儲對話框模式引入文件名、擴展名為：ind。新建數據之前必須先新建索引,每個索引多包含1024個數據。測試軟件只能同時顯示一個索引下的數據。新建數據：彈出存儲對話框模式引入文件名、擴展名為：dat。

打開文件：打開保存的測試文件，文件類型可選擇*.ind（索引）和*.dat（數據）。

加載文件：在當前索引下打開另一個索引里面的*.dat數據文件。

退出軟件：關閉測試軟件。

4.1.2編輯（Edit）

刪除數據：在打開任意一個索引文件的數據文件中，可以刪除當前選中的dat文件；

清除數據：在打開任意一個索引文件的數據文件中，清除該索引下的所有dat文件；

刷新數據：在打開任意一個索引文件或數據文件后，可以更改當前打開數據的參數，“刷新數據”數據結果會在原來的數據基礎上進行刷新。數據背景顏色變為綠色，文件名會在原來的文件名名后面加上一個(new)，“保持數據”工具欄，可保存當前刷新后的數據，不保存也可以進行預覽、打印等功能，即使進行保存數據，也不覆蓋原來的數據，會自動新建立一個數據文件。

4.1.3測量（Measure）

測量菜單的下拉菜單選項設置包含系統設置、單位設置、報告設置、樣品設置和電源設置。

磁通修正：修正B值，范圍是0.900-1.100；

磁場修正：修正H值，范圍是0.900-1.100；

軟件語言：可切換中文或英文；

霍爾感應法：一種H采集方法，采用霍爾原理的高斯計測量H值；由于霍爾傳感器的非線性，使用時需要非線性修正；

H線圈積分法：一種H采集方法，采用RC模擬積分器的磁通計測量H值，需要填寫H線圈匝數和H線圈面積；

測試完成后退磁：一般永磁樣品測試完成后退磁方便取出；

單位設置界面如圖4.3 所示：

可以切換單位（T、A/m、J/m3）和磁學制單位（Gs、Oe、GOe）。

1 T=10000 Gs=10 kGs

1 kGs=0.1 T

1 kA/m=1000 A/m=4π Oe=12.566 Oe    

1 Oe=1000/(4π) A/m =79.577 A/m

1 kJ/m3=1000 T*A/m=1000*10000 Gs*0.012566 Oe=0.12566 MGOe

1 MGOe=7.9577 kJ/m3

不僅可以切換報告的中文和英文格式，還可以在報告頂端顯示用戶的中文或英文名稱和公司LOGO。用戶可以在打印預覽中體會。

設定各類材料的磁性能上限參考值，根據計算相應的B和H值范圍自動設定測試量程。溫度修正系數僅供參考。

磁化和掃描測試過程中電源輸出波形的各個狀態的時間長短設置。如果整個測試時間設定為90秒，則k0、k2和k4過零點的時間停留各為10秒，k1 正向輸出為30秒，k3反向輸出為30秒。由于樣品材料和電磁鐵材料磁滯效應的影響，測試時間不宜太快太短。

4.1.4 報告（Report）

打印預覽：預覽軟件當前界面的曲線圖的報告。

打印設置：設置打印紙張的大小、方向和頁邊距。

導出圖片：以圖片形式導出當前的曲線圖。

導出報告：以圖片形式導出當前界面的曲線圖的報告。

導出表格：以EXCEL表格形式導出當前索引下的所有數據結果。

4.1.5 幫助 （Help）

系統計算器：打開計算器。

登錄 Internet：登錄湖南省永逸科技有限site。

關于FE-2100H：軟件版本以及法律聲明。

4.2 曲線圖

測試軟件包含4個曲線圖界面：采樣波形、磁滯回線、退磁曲線和退磁曲線簇。

4.2.1采樣波形

采樣波形記錄了整個掃描測試過程的磁場強度信號和磁通信號，紅色線代表磁場強度信號，綠色線代表磁通信號。橫坐標是測試時間，縱坐標是信號幅度。

4.2.2磁滯回線

磁滯回線如圖4.8所示：

磁滯回線代表了磁性材料的磁性能，它包括大磁化磁場強度Hm、剩磁Br、矯頑力Hcb和內稟矯頑力Hcj等。磁滯回線還包括B-H曲線和J-H曲線，綠色的為B-H曲線，紅色的為J-H曲線。

4.2.3退磁曲線

退磁曲線其實是磁滯回線的一部分，只含第二象限曲線。

4.2.4退磁曲線簇

退磁曲線簇是同時顯示多4條退磁曲線。它可以方便的比較4個不同材料的差異，也可以比較同一個材料4個不同溫度下的差異。

4.3 結果表格

結果表格包含了文件名、樣品編號、磁性能參數（Br、Hcb、Hcj、BHmax、Hmax）、材料名稱、樣品形狀、樣品尺寸、溫度、測量日期、操作人員和備注。

4.4 狀態欄

狀態欄包括測試進度條、當前索引路徑和當前軟件測試狀態。

4.5 樣品參數

樣品參數包含樣品形狀、材料名稱、測量方法、測試線圈的參數、樣品的參數、波形參數和記錄參數。

樣品形狀從左到右分別是環型、圓柱型、長方體型和兩個異型。兩個異型適用于樣品的有效截面積不確定情況。

材料名稱可選：鐵氧體、釹鐵硼、鋁鎳鈷、無取向、Y30BH、Y30、Y25和其他。如選釹鐵硼則測量方法固定為拋移J線圈。

測量方法可選：纏繞B線圈、固定B線圈、固定J線圈和拋移J線圈。

測試線圈的參數包含線圈匝數、線圈面積或殘匝面積或線圈線徑。

樣品的參數包括樣品編號和樣品直徑。

波形參數包含峰值電壓、測量時間和拐點電壓。

記錄參數包括測量溫度、測量日期、操作人員和備注。

4.6 儀表顯示

它包括一個高斯計（0-3T）和一個磁通計（0-20mWb）。量程可選自動，它根據選擇的材料名稱、樣品直徑和線圈匝數確定量程。

4.7 測試鍵

測試：啟動測試。

取消：中斷測試。

5 詳細操作

如果我們將內稟矯頑力小于等于600kA/m的永磁材料歸為一般永磁類，大于600kA/m的永磁材料歸為稀土類材料的話，那么相應的測試方法也分兩種：一般永磁類材料的測量和稀土類材料的測量。

一般永磁類材料的測量即掃描法測量。整個過程需要將被測樣品正向、反向勵磁（充磁）飽和，外加磁場必須大于被測樣品的內稟矯頑力的3倍，所以大勵磁磁場要達到1800kA/m，也即電磁鐵的大磁場需要達到

1800000/79.6/10000=2.26T

對于一般的電磁鐵（DCT-140）配合收縮極頭，間隙為10mm時可以達到2.26T的，但要想達到更高的磁場那就困難了。

所以稀土類材料的測量采用拋移法，只測量di一象限和第二象限，反向勵磁只勵磁到剛過內稟矯頑力處。同樣的電磁鐵（DCT-140），配合收縮極頭，間隙為10mm時可以測試內稟矯頑力小于等于1800kA/m的材料。

5.1 一般永磁類材料的測量

一 檢查

檢查FE-2100H勵磁電源、FE-2100B&H和電磁鐵是否齊全，并按圖3.2和圖3.4將FE-2100H勵磁電源、FE-2100B&H、電磁鐵和計算機全部連接好。

二 開機

首先啟動計算機，然后雙擊打開FE-2100H測試軟件，再分別合上FE-2100B&H和FE-2100H勵磁電源的電源開關，預熱15分鐘。

三 準備

準備好被測樣品，清理樣品的表面，使樣品表面平整干凈。

根據樣品的材料或編號等信息新建一個索引保存，此時可以選擇樣品的形狀、樣品名稱，輸入樣品編號，選擇測量方法為固定J線圈，輸入樣品的直徑，選擇合適的J線圈并輸入固定J線圈的參數。波形參數按照樣品的高矮和矯頑力的大小來確定，樣品能勵磁飽和，也即大場Hmax大于內稟矯頑力的3倍。記錄參數按實際填寫。

四 調零

將霍爾探頭和固定J線圈接好，量程自動點勾。然后把探頭拿出來遠離磁場或放入零高斯腔，調節高斯計的零點后裝好。再調節磁通計的漂移，使其讀數每5秒跳動一個字以下即可。

五 測試

將樣品放入電磁鐵極面*并套好固定J線圈，調整好探頭位置后搖下極頭并鎖緊。

先點樣品磁化，磁化完畢后再點測試。

如果大場不夠，可以調整峰值電壓重新測試。

如果結果異常，仔細檢查找出原因重新測試。

當測試過程中勵磁電源過壓或過流時，勵磁電源會發出“嘀嘀嘀”的報警聲并中斷輸出，這時，我們應先按下電腦鍵盤的“ESC”鍵中斷軟件測試，再按下勵磁電源前面板的“Alarm Release”鍵取消報警。

六 處理

將測試的結果以圖表或表格的形式整理好，或存檔或打印。

七 關機

整理好樣品后，先關Fe-2100H勵磁電源的電源，再關FE-2100B&H的電源，后關閉軟件。

5.2 稀土類材料的測量

一 檢查

檢查FE-2100H勵磁電源、FE-2100B&H和電磁鐵是否齊全，并按圖3.2和圖3.4將FE-2100H勵磁電源、FE-2100B&H、電磁鐵和計算機全部連接好。

二 開機

首先啟動計算機，然后雙擊打開FE-2100H測試軟件，再分別合上FE-2100B&H和FE-2100H勵磁電源的電源開關，預熱15分鐘。

注：合上FE-2100H勵磁電源的電源開關前，請確保計算機已經啟動完畢并且USB連接線是插好的。

三 準備

準備好被測樣品并充好磁，清理樣品的表面，使樣品表面平整干凈。

根據樣品的材料或編號等信息新建一個索引保存，此時可以選擇樣品的形狀，樣品名稱選釹鐵硼，輸入樣品編號，選擇測量方法為拋移J線圈，輸入樣品的直徑，選擇合適的J線圈并輸入固定J線圈的參數。波形參數按照樣品的高矮和矯頑力的大小來確定，大場Hmax略大于內稟矯頑力。記錄參數按實際填寫。

四 調零

將霍爾探頭和固定J線圈接好，量程自動點勾。然后把探頭拿出來遠離磁場或放入零高斯腔，調節高斯計的零點后裝好。再調節磁通計的漂移，使其讀數每5秒跳動一個字以下即可。

五 測試

將樣品與電磁鐵的磁場方向一致，放入電磁鐵極面*，調整好探頭位置。固定J線圈先不套在樣品上，放在電磁鐵外面準備。極頭也先不搖下來。

直接點測試，軟件發出di一聲滴之后馬上套好固定J線圈，并搖下極頭鎖緊，在軟件發出第二聲滴之前這些都必須完成，如果時間不夠，可以將測試時間延長至120秒（一般為90秒）。在軟件發出第三聲滴之后，馬上松開極頭將極頭搖上去，將固定J線圈拿出來放在原來電磁鐵外面的位置，測試完成，軟件彈出結果。

如果大場不夠，可以調整峰值電壓重新測試。重新測試的樣品需要重新充磁。

如果結果異常，仔細檢查分析原因重新測試。重新測試的樣品需要重新充磁。

當測試過程中勵磁電源過壓或過流時，勵磁電源會發出“嘀嘀嘀”的報警聲并中斷輸出，這時，我們應先按下電腦鍵盤的“ESC”鍵中斷軟件測試，再按下勵磁電源前面板的“Alarm Release”鍵取消報警。

六 處理

將測試的結果以圖表或表格的形式整理好，或存檔或打印。

七 關機

整理好樣品后，先關FE-2100H勵磁電源的電源，再關FE-2100B&H的電源，后關閉軟件。