【电子行业标准(SJ)】 软磁铁氧体材料测量方法

中华人民共和国电子行业军用标准FL6134
SJ 20966--2006
软磁铁氧体材料测量方法
Measuring methods for soft ferrite materials2006-08-07发布
2006-12-30实施
中华人民共和国信息产业部批准前言，
引用文件
术语和定义
性能因数PrPerformancefactor..3.2
居里温度T。Curietemperature...（直流）电阻率p
Density
密度d
测量参数
测量样本..
测量前处理
量和单位
测量大气条件.
磁正常【状态】化.
样品，
样品形状尺寸，
(DC）Electricalresistivity
6.2样品有效参数的计算.
低磁通密度下性能参数测量.
起始磁导率.
复数磁导率，
相对损耗因数..
磁滞常数.
磁导率的温度特性
居里温度，
高磁通密度下性能参数测量..
振幅磁导率，
性能因数PF:
磁滞回线及Bs、Br、Hc的测量
样品及测试条件
方法原理
测量仪器.
测量程序，
物理性能参数的测量，
（直流）电阻率
SJ20966—2006
专+专+**
SJ 20966—2006
参考文献．
图1样品形状尺寸示意图，
图2带样品的短路同轴腔
图3减落测量系统.
图4样品L~T曲线.
图5振幅磁导率测试电路，
功耗测量的有效值法电路.
乘积法基本电路...
（规定f）PvB曲线..
（规定B）Py~f曲线
RC积分法基本原理电路，
软磁材料饱和磁滞回线，
电阻率测量电路，
四端法测量电路
本标准由信息产业部电子第四研究所归口。本标准由中国电子科技集团公司第九研究所负责起草。本标准主要起草人：邓元、彭清贵、胡滨。SJ209662006
1范围
软磁铁氧体材料测量方法
SJ20966—2006
本标准规定了软磁铁氧体材料电磁性能和物理性能测量方法，不包括机械性能的测量。2引用文件
下列文件中的有关条款通过引用而成为本标准的条款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改单（不包括勘误的内容）或修订版本都不适用于本标准，但提倡使用本标准的各方探讨使用其最新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T2900.60—2002电工术语，磁学GB/T31003102—1993·量和单位GB/T9632.1一2002通信用电感器和变压器磁心测量方法GB/T96372001.电工术语磁性材料与元件GJB360A一1996电子及电气元件试验方法SJ/T1766—1997＇软磁铁氧体材料分类SJ/T28811988磁性氧化物或铁粉制成的环形磁心的尺寸SJ/T9072.3-1997
3术语和定义
变压器和电感器磁心制造厂产品目录中有关铁氧体材料资料的导则GB/T9637--2001和GB/T2900.60--2002确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1
性能因数RPerformancefactor
在规定软磁材料的最大功耗限度下，能应用的磁通密度最大工作频率f乘积的最大值。或能应用的最大磁通密度Ba与工作频率f乘积的最大值。Pr=B×f
居里温度T。Curietemperature
铁磁性材料或亚铁磁性材料由铁磁状态或亚铁磁状态转变为顺磁状态的临界温度。3.3
（直流）电阻率p（Dc）Electricalresistivity在规定条件下，具有恒定横截面积的软磁铁氧体材料样品的直流电阻，乘以该样品的横截面积，并除以样品的长度。
密度dDensity
单位体积软磁铁氧体材料的质量。4总则
4.1测量参数
本标准需要测量的材料磁性能和物理性能参数及涉及的相关参数的名称、符号见表1。SJ20966—2006
测量样本
表1符号名称
样品中磁通密度峰值
样品中磁场强度蜂值
样品的有效截面积
样品的有效体积
样品的有效磁路长度
自感量
瞬时电流值
直流电流
峰值电流值
起始磁导率
复数磁导率
复数磁导率的实部
复数磁导率的虚部
损耗角正切
磁滞常数
在T.温度下的自感量
在T温度下的初始磁导率
温度系数
温度因数
减落因数
绕组数
磁心因数
磁心因数
样品的品质因数
瞬时电压值
电压有效值
电压平均值
真空磁导率，磁常数
(μ,=4元x107_Hm\)
数值（元3.14159.....）
角频率（0=2f）
振幅磁导率
样品的功耗
功率损耗（体积）密度
功率损耗（质量）密度
性能因数
饱和磁通密度
矫顽力
居里温度
电阻率
软磁铁氧体材料磁性能是以一定形状尺寸的环形磁心性能表征材料磁性测量前需按规定制作测量样品（见6.1）。
测量前处理此内容来自标准下载网
通常，在磁性能测量前至少24h用电的方法或热的方法将材料测量样品进行磁正常[状态]化处理（见GB/T9632.1一2002中第6章）。在整个测量过程中，测量样品不应受到机械方法冲击、振动及磁性干扰的影响。
4.4量和单位
SJ20966—2006
本标准使用的量和单位应符合GB/T3100～3102一1993规定，当使用倍数或约数时，应采用10的幂。4.5标准大气条件
4.5.1试验的标准大气条件
温度：15℃~35℃：
相对湿度：20%～80%；
气压：86kPa～106kPa。
测量可在标准大气条件范围内的某一温度下进行，在整个测量过程中，温度不能变化到明显影响测量结果的程度。在某些情况下，需使用控温箱。注：如果相对湿度不影响测试结果，可不加考虑。4.5.2仲裁试验的标准大气条件
温度：25℃±1℃；
相对湿度：48%～52%；
气压：86kPa～106kPa:
注：如果相对湿度不影响测试结果，可不加考虑。5磁正常［状态］】化
样品应按GB/T9632.12002中第6章中的任意一种方法进行磁正常［状态］化。在不影响测量值的情况下，这一步也可以省去。
6样品
样品形状尺寸
软磁铁氧体材料性能参数测量，采用具有矩形截面的环形样品，如图1所示。样品应无影响测量结果准确性的表观或内在缺陷。无特殊规定外，应按SJ/T2881-1988的规定在H10～H36之间选择，且有效截面积在8mm2～100mm2范围内。h
内径与外径之比：dD~0.6，高度与内径之比：h/D~0.5图1样品形状尺寸示意图
6.2样品有效参数的计算
6.2.1计算公式
hIn(D/d)
SJ20966--2006
式中：
样品外径，mm；
d-样品内径，mm：
h样品高度，mm；
Ci——磁心因数，mm\；
一磁心因数，mm；
A。样品的有效截面积，mm?；
l一—样品的有效磁路长度，mm；V-样品的有效体积，mm3
6.2.2样品尺寸及有效参数
_ 4元(d-1 - D-l)
h2 in3(D/d)
元ln(D /d)
d-1-D-1
hin2(D/d)
C, - 2(d-l - D-)
=A·L,
rh In'(D /d)
2(d-I - D-t)2
三种典型尺寸样品及有效参数的计算，见表2。表2样品尺寸及有效参数：
样品规格
外径D
内径d
9.6±0.30
7.5±0.25
4.8±0.15
有效参数是用标称尺寸计算。在测量中应用样品的实际尺寸按式（1）～（5）计算样品有效参数。7低磁通密度下性能参数测量
7.1起始磁导率
7.1.1样品
样品按第6章选定。
7.1.2测试条件
频率f≤10kHz；磁通密度峰值B<0.5mT，波形为正弦波；测试温度应在4.5的范围内选定。7.1.3方法原理
采用LCR测试仪或阻抗分析仪，测量样品的电感L，起始磁导率u;通过式（6）或式（7）计算：C,L
式中：
起始磁导率：
—绕阻匝数；
磁心因数，m-1
-磁常数(uo=4元×10-7Hm)：
电感，H；
一样品外径，mm；
样品内径，mm；
样品高度，mm。
7.1.4测试仪器
2hN2 In(D/d)
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采用频率范围及测试电压满足规定要求的LCR测试仪或阻抗分析仪。仪器对电感测量的准确度为±1%
7.1.5测量程序
7.1.5.1在样品圆周上包1～2层绝缘纸（电容纸或黄蜡绸）后，在样品圆周上均匀绕制测量线圈。在绕制时，尽可能地缠紧，使样品和线圈之间的耦合系数尽可能趋于100%。在测量频率下，分布电容应尽量低，以使线圈本身引起的测量误差可以忽略。因此，线圈匝数N应根据测量条件、使用仪器的灵敏度和测量准确度而定。
注：通常情况下，在测试频率为1kHz和10kHz时，线圈匝数分别采用20和10，线圈线径为@0.31mm。7.1.5.2按式（8）计算测量线圈两端电压U：U = 4.44fNBA
式中：
测量电压有效值，V；
测试频率，Hz；
线圈匝数；
-峰值磁通密度，T；
Ae—样品有效截面积，m2。
7.1.5.3测量之前，按第5章进行磁正常［状态］.化处理。(8)
7.1.5.4样品测量线圈接到仪器，按电感测量仪操作规程，把频率f和电压U调到规定的值，读出(测量)被测样品自感量L值，每次测量时间不得超过1min。7.1.5.5测得样品的自感量L后，按式（6）或式（7）计算μig7.2复数磁导率
7.2.1样品
样品按第6章选取，如采用短路同轴测量法，样品尺寸应满足测量仪器的同轴夹具的要求。7.2.2测量条件
测量频率f应满足材料规定要求。磁通密度峰值B<0.5mT，波形应为正弦波。测试温度应按4.5选定。
SJ20966—2006
7.2.3方法原理
7.2.3.1绕线测量法：在样品上均匀绕上测试线圈，采用LCR测试仪或者阻抗分析仪测量样品的自感量L和含样品线圈的损耗电阻R，计算复数磁导率μ的两个分量μ’和μ”。=μ-u
AoA,N?
le(R- R)
2f。A.N?
式中：
复数磁导率；
复数磁导率的实部；
复数磁导率的虚部；
样品的有效磁路长度，m；
样品的自感，H；
磁常数（μo=4元×107Hm）；
样品的有效截面积，m2；
测量线圈匝数；
含样品线圈损耗的电阻值，2；
测量线圈本身的直流电阻值，Q；测量频率，Hz；
：（12)
损耗角正切。
7.2.3.2短路同轴测量法：用LCR表或者阻抗分析仪，测量样品放进图2所示短路同轴腔前后的自感之差和损耗电阻之差，计算复数磁导率的两个分量μ”和μ”。μ= μ'- ju\
\=1 + (L)
2nfuoA
tan&=4
（16)
式中：
样品放入短路同轴腔前后自感之差：样品放入短路同轴腔前后损耗电阻之差；其余符号的含义同7.2.3.1。
注：通常情况下，
<100时采用短路同轴法。
7.2.4测量仪器
同轴线
内导体
带样品的短路同轴腔
同7.1.4。同轴测量法选用的LCR表或阻抗分析仪应带同轴夹具。7.2.5测量程序
7.2.5.1绕线测量法的测量线圈按7.1.5.1绕制。按式(8)计算U。7.2.5.2测量之前；样品应按第5章进行处理。SJ20966—2006
同转轴线
外导体
7.2.5.3：绕线法按电感测量仪操作规程，把样品测量线圈接到仪器，频率f和电压'U.调到规定的值，测量样品的自感L和\R，把测得的自感L和损耗电阻R代入式(10)和式(11)中计算复数磁导率的μ、μ。7.2.5.4同轴法把样品放入仪器的同轴夹具，测量样品的△L和△R。把测得的△L和△R代入式(14)和式(15)中计算复数磁导率的u、u\7.2.5.5由、μ计算tans=些。
注：样品线圈的直流电阻Rw用直流毫欧表测量。也可采用直流电阻低的导线绕制线阖以使Rw很小，不影响测量结果。
7.2.6绘制u'～f、μ”～f曲线
按7.2.5测量不同频率下的u和u\值，在对数坐标上，作出u”～f、u”～f曲线。7.3相对损耗因数
7.3.1样品
按第6章选定样品。
7.3.2测量条件
测量频率根据材料起始磁导率u;值，除从SJ/T1766一1997中表1和表2选取之外，也可根具体需要规定。峰值磁通密度B<0.25mT，波形为正弦波。测量温度按4.5选定。7.3.3方法原理
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