什么是磁导率测量?

什么是磁导率测量?

[拼音]：cidaolü celiang

[外文]：permeability measurement

磁导率μ 是描述物质磁性的最基本的宏观物理量之一。根据所加磁场的性质，磁导率分为静态磁导率、复数磁导率和张量磁导率。三种磁导率的测量方法也有所不同。

静态磁导率测量

静态磁导率是物质在静磁场H 的作用下磁感应强度B与H的比值，即μ＝B/H。静态磁导率一般用冲击检流计测量。

复数磁导率测量

复数磁导率是物质在交变磁场 h的作用下交变磁感应强度b与h的比值。b与h常常具有不同的相位，因为μ为复数，即μ＝b/h＝μ′-jμ″，式中μ″表示材料的磁损耗。当频率从几赫到几十兆赫时，在用被测材料制成的环状磁芯上均匀绕制线圈，测出线圈的电感L和电阻R，利用公式μ/μ0＝[(R-R0)+jωL]/jωL0＝L/L0+(R-R0)/jωL0计算出复数磁导率。式中，μ0为空气的磁导率，L0和R0分别为无磁芯时同一线圈的电感和电阻。在微波频率范围内常用的测量方法有驻波法和谐振腔法。

（1）驻波法：将传输线（波导或同轴线）终端短路，形成驻波。将薄片状（波导中）或圆环状(同轴线中)的待测样品（厚度远小于待测材料中的波长）放在电场驻波的节点上，记下放入样品前后驻波比的变化和节点的位移，从下式算出复数磁导

式中t为待测样品的厚度，S为波节点的位移；λ0为自由空间波长；ρ为加入样品后的驻波系数;ρ0为未加样品时的驻波系数。这种方法比较简单，但灵敏度不高。

（2）谐振腔法：可用同轴谐振腔或波导谐振腔。同轴谐振腔常用于微波频率的低端，在腔内附加电容后也可以用于几十兆赫的频率。将待测材料的小圆环样品放入腔内磁场波腹处，测量放入样品前后谐振频率和Q值的变化，从而计算出磁导率的实部和虚部。也可以固定信号频率不变，改变腔体的长度或附加电容的大小，使加入待测样品前后分别调至谐振，根据腔体长度（或电容大小）和 Q值的变化计算出磁导率。为了提高测量精度，还可以将与待测样品形状相同的铜环放在待测样品的同一位置进行测量，根据谐振腔长度的变化来计算磁导率。采用波导谐振腔时将待测材料小球或细圆（方）柱放至矩形腔或圆柱腔中的电场波节点，测量放入样品前后谐振频率和 Q值的变化，算出复数磁导率。这种方法比较复杂，但灵敏度高。

张量磁导率的测量

张量磁导率是物质（一般为铁氧体材料）在静磁场H和微波磁场h的同时作用下微波磁感应强度b与h的比值，


为张量。张量磁导率的测量方法是:在圆柱腔中激励圆极化波，按谐振腔法测出在静磁场作用下铁氧体小球在左、右圆极化波中的磁导率μ-＝


+


和μ+ ＝


-


；根据


＝1/2(μ++μ-)和


＝1/2(μ--μ+)计算分量


和


。也可以在矩形腔中放置铁氧体薄片，选择不同的振荡模式，并根据薄片位置和静磁场的方向分别测出分量


、


z和有效磁导率μ


，再用公式μ


=(


2-


2)/


计算出分量


。

铁氧体材料的另一重要参数是谐振线宽墹H，即在静磁场的数值改变时张量磁导率分量的虚部


″和


″降至谐振峰值的一半时的静磁场变化数值。因此，通过张量磁导率的测量，可以确定谐振线宽墹H 的数值。

参考书目

成田賢仁，阿部武雄：《近代電子計測工学》，電気書院，東京，1972。B.Lax and K.J.Button，Microwave Ferrites and Ferrimagnetics，McGraw-Hill，New York，1962.