[发明专利]一种磁导率测量方法与装置

说明书

本发明公开了一种磁导率测量方法与装置，属于电磁场和测量领域。方法包括：步骤1、理论计算磁力与磁导率之间的映射关系；步骤2、测量永磁体和待测材料之间的磁力；步骤3、基于磁力与磁导率之间的映射关系以及步骤2中测得的磁力，得到待测材料的磁导率。装置包括：无底中空腔体的装置限位器，磁力传感器设置在所述装置限位器内部顶端；所述永磁体设置在磁力传感器上；所述信号处理模块与所述磁力传感器电连接，用于接收磁力传感器测量到的永磁体与待测材料之间的磁力，并根据磁力与磁导率之间的映射关系得到待测材料的磁导率。本发明通过测量永磁体与待测材料之间的磁力以及磁力与磁导率之间的映射关系，测得待测材料的磁导率，且精度高。

技术领域

本发明属于电磁场和测量领域，更具体地，涉及一种磁导率测量方法与装置。

背景技术

磁场常常用两个物理量表征，磁场强度H和磁感应强度B。二者之间的关系可以表示为：

B＝μH，

式中，μ＝μ_rμ₀即为材料的磁导率,μ₀是真空中的磁导率，μ_r为材料的相对磁导率。

磁导率是材料的一个重要电磁学参数。磁导率是材料的特性参数，表征了材料的导磁性能，与材料的种类相关。非铁磁材料的相对磁导率接近于1，铁磁材料的相对磁导率远大于1。铁磁材料的磁导率会随着磁场强度的变化而产生非线性变化。

磁导率在许多领域都有应用，如电磁场建模和计算、磁性传感器设计、磁性探伤、材料研究、机械设计、加工制造等领域，在这些领域中，常常需要知道材料的磁导率大小，方便进行分析、设计、制造。在一些带电粒子束相关的精密电磁仪器中，常常对关键材料磁导率性能有非常严格的要求。因此，磁导率测量在电磁场领域中十分重要。磁导率测量方法多种多样，目前市场上缺少可以便捷并且高精度测量磁导率的仪器装置。

在电路中，一些电感器是将线圈绕在芯上构成的，芯的材料多种多样，常常用铁磁材料制成，芯的磁导率影响着电感器的电感大小，因此，通过测量电感的方法来测量磁导率是一种常用的方法，但是该方法需要将材料制成铁芯，对材料的限制较大，且测量不便捷。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种磁导率测量方法与装置，其目的在于通过测量永磁体与待测材料之间的磁力以及磁力与磁导率之间的映射关系，测得待测材料的磁导率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种磁导率测量方法，包括如下步骤：

步骤1、理论计算磁力与磁导率之间的映射关系；

步骤2、测量永磁体和待测材料之间的磁力；

步骤3、基于步骤1中的磁力与磁导率之间的映射关系以及步骤2中测得的磁力，得到待测材料的磁导率。

进一步地，步骤1中的理论计算方法为有限元分析法、解析计算法或实验测量法。

进一步地通过所述有限元分析法计算磁力与磁导率之间映射关系的步骤如下：

S1、建立有限元模型；

S2、基于有限元模型计算F-μ_r曲线，包括：

从相对磁导率μ_r＝0开始，以增量Δμ_r逐次改变待测材料的相对磁导率，基于有限元模型得到该相对磁导率对应的磁力，形成待测材料的磁力F与相对磁导率μ_r之间的映射关系，直到待测材料的磁力F与相对磁导率μ_r之间的映射关系形成的F-μ_r曲线趋于饱和为止；

S3、通过试验校正，修正S2中的映射关系；