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阻抗分析仪－磁导率测试

材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering. 阻抗分析仪－磁导率测试. 实验指导书 2013 年 6 月 4 日. 实验目的. 1. 掌握阻抗分析仪磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用 Agilent4991A 射频阻抗分析仪和 4294A 高频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响磁导率的的因素。. 阻抗分析仪 应用.

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阻抗分析仪－磁导率测试

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  1. 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering 阻抗分析仪－磁导率测试 • 实验指导书 • 2013年6月4日

  2. 实验目的 • 1. 掌握阻抗分析仪磁导率的测试原理及测试方法。 • 2. 学会使用Agilent4991A射频阻抗分析仪和4294A高频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 • 3. 分析影响磁导率的的因素。

  3. 阻抗分析仪应用 阻抗分析仪利用物体具有不同的导电作用，在物体表面加一固定的低电平电流时，通过阻抗计算出物体的各种器件、设备参数和性能优劣。 |Z|-θ,R-X,Ls-Rs,Ls-Q,Cs-Rs,Cs-Q,Cs-D,|Y|-θ,G-B,Lp-G,Lp-Q,Cp-G,Gp-Q,Cp-D,|Z|-Ls,|Z|-Cs,|Z|-Lp,|Z|-Cp,|Z|-D, |Z|-Q,|Z|-Rs,复合参数Z-Y，Lp-Rp, Cp-Rp. 阻抗分析仪可以测量和评定压电陶瓷片、压电换能器、超声波清洗机、超声波焊接机、超声波粉碎机、超声波加工设备等各种器件、设备的参数和性能优劣。

  4. 高频阻抗分析仪等效原理 在低频(<100KHz)时，使用运算放大器作为I-V转换器，缺点是运算放大器的频响在高频段较差。对于频率高于1MHZ的阻抗分析仪，I-V转换器由精密的零位检测器，相位检测器和积分器(环路滤波)组成。这种仪器可以测量高达110MHz的频率范围，测试最准确，基本测试精度0.05%

  5. 射频阻抗分析仪原理 • 射频阻抗分析仪是测量阻抗的反射系数，即测量入射波(从测量端口到被测件)与反射波(从被测件到测量端口)的矢量比，基本测量电路由信号源和矢量电压比检测器组成，原理框图如图1所示。

  6. 射频阻抗分析仪原理 • RF I-V法是I-V技术在高频范围的扩展，可以紧密测量高达3GHz频率范围的阻抗值。RF I-V电路和路径必须仔细设计，以确保能够以50ohm阻抗与被测件DUT相连。

  7. RF I-V法 • 实际上，测量仪器保持不变，只是改变测试头，达到两种测量模式的要求。高阻测量模式，测试电流很小，为了正确的探测电流，电流探头要尽量靠近DUT；低阻测量模式，为了灵敏的得到电压值，电压探头要尽量靠近DUT。 • 具有好的测试精度，基本测试精度；0.8%； • 宽的阻抗测量范围:100m～50K@10%精度 • >100MHz的最准确测试方法;

  8. 磁导率测试原理 • 复数磁导率 µ=µ′+iµ′′ 是表征在正弦交变磁场下磁性材料磁特性的重要参数。对于软磁铁氧体材料来说，磁导率是一个标称参数。通过计算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′′：

  9. 测试夹具 • 磁导率测量专用夹具16454A，把被测材料制成三维圆环体，将该圆环体看作一个单匝线圈，通过测量该线圈的阻抗可得到圆环线圈电感的大小，进而计算出被测材料磁导率的大小。

  10. 实验步骤 • 1. 样品退磁：测试24小时。 • 2. 组装夹具，开机预热半小时。 • 3. 选择测试模式。 • 4. 设置测试条件。 • 5. 校正仪器。 • 6. 夹具补偿。 • 7. 测试并保存数据。

  11. 思考题 • 1. 影响磁导率的因素有哪些？ • 2. 测试过程中需注意哪些事项？ • 3. 介绍测试方法的优缺点？

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