1 FE-2100H永磁测量装置产品简介

1.1FE-2100H永磁测量装置简介

FE-2100H永磁材料磁性测量仪适用于测量各种铁氧体、铝镍钴、钕铁硼和钐钴等永磁材料的剩磁Br、矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj和大磁能积BHmax等磁性能参数，并显示B&J-H磁滞回线和退磁曲线。

FE-2100H永磁材料磁性测量仪依照国家标准GBT 3217-2013的测试方法，采用微机控制和A/D、D/A技术，自动设定磁场和磁通量程，自动修正积分零点漂移和霍尔探头非线性，设备测量过程中无需人工操作，简便快捷。

1.2FE-2100H永磁测量装置适用标准

GB/T 3217-2013 << 永磁（硬磁）材料磁性试验方法 >>

GB/T 24270-2009 << 永磁材料磁性能温度系数测量方法 >>

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

1.3FE-2100H永磁测量装置仪器特点

可测量各种铁氧体、铝镍钴、钕铁硼和钐钴永磁材料；

可测量各种圆柱、方块、环形和瓦形（需要配置瓦型夹具）形状的永磁材料；

自动测量永磁材料的剩磁Br、矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj和大磁能积BHmax等磁性能参数；

巧妙的极柱抱死结构设计，改变了传统电磁铁锁紧困难的物理性问题；

除设置永磁测量参数和摆放样品外，磁化、测试和退磁等过程一次性完成，测量时间短；

采用微机控制和A/D、D/A转换技术，自动设定测试磁场和测试量程；

自动修正积分漂移和霍尔探头非线性；

满足常温到220℃永磁材料温度曲线的测量，测试报告多可叠加4条温度曲线；

配备的测试软件，软件操作简便且具有强大的数据管理功能。

1.4FE-2100H永磁测量装置软件功能

支持Win XP/7/8/10中文或英文操作系统，并且支持中文或英文显示；

测量过程中测试波形曲线实时显示，可随时中止测量；

测量结果自动保存（按测试编号保存或手动干预保存）

样品编号、尺寸、参数等数据可自动保存，减少人工差错；

软件有打印预览功能，也可直接打印测量结果和测试曲线；

测量结果和测试曲线可输出为BMP等图片格式，也可导出为数据表格形式；

多可同时叠加显示4条测量结果曲线，可更直观的比较不同条件下的差异；

内置各种材料的温度系数，可为温度修正提供数据参考；

测量周期为30-120秒（具体取决于样品类型和操作人员的熟练程度）；

1.5FE-2100H永磁测量装置技术指标

1.5.1  测试度：

  1.5.2  励磁电源

配置不同的电磁铁可以产生不同范围（更高）的磁场，有多种规格供不同的客户选择，输出功率在2kVA到16kVA。

1.5.3高斯计

FE-210H高斯计是采用霍尔效应原理而设计的，它的主要性能指标如下：

显  示：4 1/2 LED表头显示；

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

分辨率：1mT；

误  差：0.3%；

1.5.4  磁通计

FE-210B磁通计是采用RC电子积分器原理而设计的，它的主要性能指标如下：

显  示：4 1/2 LED表头显示；

量  程：2.5/5.0/10/20 mWb；量程自动控制。

分辨率：1µWb；

误  差：0.3%；

漂  移：1µWb/分钟；

阻  抗：10kΩ；

1.5.5 电磁铁

根据样品的尺寸大小或矫顽力大小的不同选择不同的电磁铁，有以下几种选择：

1.5.6  数据采集卡

FE-2100H永磁材料磁性测量仪使用的数据采集卡分两种：MP411(12位)和USB2817(16位)。

MP411的技术指标        

    输入电压：5V/10V/±5V，软件控制。

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

    输入阻抗：1兆欧姆。

    系统精度：±0.1% FSR。

    分 辨 率：12位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500个采样点)

输入耐压：-6V - +12V，瞬间±30伏。

USB2817的技术指标

    输入电压：5V/10V/±5V/±10V，软件控制。

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

    输入阻抗：10兆欧姆。

    系统精度：0.01% FSR。

    分 辨 率：16位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500个采样点)

    输入耐压：-10V - +10V，瞬间±30伏。

1.6基本配置

2 测试原理

2.1 原理框图

FE-2100H永磁材料磁性测量仪的测试原理框图如图2.1所示。

2.2测量过程

整个测量过程是：计算机通过数据采集卡向FE-2100H励磁电源发出励磁电流信号，同时对测量过程控制。通常使用的励磁信号是一个近似于三角波的整周期波形。在励磁电流作用下，电磁铁产生变化的磁化场，与此同时，FE-210H高斯计将磁场强度信号、FE-210B磁通计将磁通信号送到数据采集卡的双通道A/D转换器中，A/D转换器将双通道的电压信号由模拟量便成数字量后送到计算机中。计算机获得整周期测量信号后，利用软件技术对其进行各种计算处理，后给出测量结果及各种图形。整个测试过程大约60-120秒。

3 硬件组成

3.1 励磁电源

POWER：电源开关，带指示灯（红）；

Alarm Release：报警复位，带指示灯（黄）；当励磁电源过压或过流时，励磁电源停止工作，指示灯亮——同时蜂鸣器发出“嘀嘀嘀”声音提示，按下此键取消报警，励磁电源恢复正常工作状态。

Adj：手动输出调压电位器；

Voltage：输出电压表；指针式。

励磁电源的后面板如图3.2所示：

B：磁通信号模拟输入；接磁通计模拟输出。

H：磁场信号模拟输入；接高斯计模拟输出。

USB：数据采集卡接口；连接计算机。

Output：励磁电源输出；接电磁铁。

3.2 电磁铁

3.3 数据采集卡

FE-2100H永磁材料磁性测量仪使用的数据采集卡分两种：MP411(12位)和USB2817(16位)。

3.3.1 MP411的技术指标        

     输入电压：5V/10V/±5V，软件控制。

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

     输入阻抗：1兆欧姆。

     系统精度：±0.1% FSR。

     分 辨 率：12位。

     噪    音：小于±1LSB(典型，500个采样点)

输入耐压：-6V - +12V，瞬间±30伏。

3.3.2 USB2817的技术指标

    输入电压：5V/10V/±5V/±10V，软件控制。

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

    输入阻抗：10兆欧姆。

    系统精度：0.01% FSR。

    分 辨 率：16位。

    噪    音：小于±1LSB(典型，500个采样点)

    输入耐压：-10V - +10V，瞬间±30伏。

4 软件说明

FE-2100磁性材料自动测量系统 永磁测量 V3.0.0.15版的软件界面如下图4.1所示：

整个软件测试界面：1 菜单；     2 曲线图；     3 结果表格；  4 状态栏；   

5 样品参数；   6 仪表显示；7 测试键。

4.1 菜单

菜单含文件、编辑、测量、报告和帮助。

4.1.1文件（File）

新建文件：包括新建索引和新建数据。新建索引：弹出存储对话框模式引入文件名、扩展名为：ind。新建数据之前必须先新建索引,每个索引多包含1024个数据。测试软件只能同时显示一个索引下的数据。新建数据：弹出存储对话框模式引入文件名、扩展名为：dat。

打开文件：打开保存的测试文件，文件类型可选择*.ind（索引）和*.dat（数据）。

加载文件：在当前索引下打开另一个索引里面的*.dat数据文件。

退出软件：关闭测试软件。

4.1.2编辑（Edit）

删除数据：在打开任意一个索引文件的数据文件中，可以删除当前选中的dat文件；

清除数据：在打开任意一个索引文件的数据文件中，清除该索引下的所有dat文件；

刷新数据：在打开任意一个索引文件或数据文件后，可以更改当前打开数据的参数，“刷新数据”数据结果会在原来的数据基础上进行刷新。数据背景颜色变为绿色，文件名会在原来的文件名名后面加上一个(new)，“保持数据”工具栏，可保存当前刷新后的数据，不保存也可以进行预览、打印等功能，即使进行保存数据，也不覆盖原来的数据，会自动新建立一个数据文件。

4.1.3测量（Measure）

测量菜单的下拉菜单选项设置包含系统设置、单位设置、报告设置、样品设置和电源设置。

磁通修正：修正B值，范围是0.900-1.100；

磁场修正：修正H值，范围是0.900-1.100；

软件语言：可切换中文或英文；

霍尔感应法：一种H采集方法，采用霍尔原理的高斯计测量H值；由于霍尔传感器的非线性，使用时需要非线性修正；

H线圈积分法：一种H采集方法，采用RC模拟积分器的磁通计测量H值，需要填写H线圈匝数和H线圈面积；

测试完成后退磁：一般永磁样品测试完成后退磁方便取出；

单位设置界面如图4.3 所示：

可以切换单位（T、A/m、J/m3）和磁学制单位（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

不仅可以切换报告的中文和英文格式，还可以在报告顶端显示用户的中文或英文名称和公司LOGO。用户可以在打印预览中体会。

设定各类材料的磁性能上限参考值，根据计算相应的B和H值范围自动设定测试量程。温度修正系数仅供参考。

磁化和扫描测试过程中电源输出波形的各个状态的时间长短设置。如果整个测试时间设定为90秒，则k0、k2和k4过零点的时间停留各为10秒，k1 正向输出为30秒，k3反向输出为30秒。由于样品材料和电磁铁材料磁滞效应的影响，测试时间不宜太快太短。

4.1.4 报告（Report）

打印预览：预览软件当前界面的曲线图的报告。

打印设置：设置打印纸张的大小、方向和页边距。

导出图片：以图片形式导出当前的曲线图。

导出报告：以图片形式导出当前界面的曲线图的报告。

导出表格：以EXCEL表格形式导出当前索引下的所有数据结果。

4.1.5 帮助 （Help）

系统计算器：打开计算器。

登录 Internet：登录湖南省永逸科技有限site。

关于FE-2100H：软件版本以及法律声明。

4.2 曲线图

测试软件包含4个曲线图界面：采样波形、磁滞回线、退磁曲线和退磁曲线簇。

4.2.1采样波形

采样波形记录了整个扫描测试过程的磁场强度信号和磁通信号，红色线代表磁场强度信号，绿色线代表磁通信号。横坐标是测试时间，纵坐标是信号幅度。

4.2.2磁滞回线

磁滞回线如图4.8所示：

磁滞回线代表了磁性材料的磁性能，它包括大磁化磁场强度Hm、剩磁Br、矫顽力Hcb和内禀矫顽力Hcj等。磁滞回线还包括B-H曲线和J-H曲线，绿色的为B-H曲线，红色的为J-H曲线。

4.2.3退磁曲线

退磁曲线其实是磁滞回线的一部分，只含第二象限曲线。

4.2.4退磁曲线簇

退磁曲线簇是同时显示多4条退磁曲线。它可以方便的比较4个不同材料的差异，也可以比较同一个材料4个不同温度下的差异。

4.3 结果表格

结果表格包含了文件名、样品编号、磁性能参数（Br、Hcb、Hcj、BHmax、Hmax）、材料名称、样品形状、样品尺寸、温度、测量日期、操作人员和备注。

4.4 状态栏

状态栏包括测试进度条、当前索引路径和当前软件测试状态。

4.5 样品参数

样品参数包含样品形状、材料名称、测量方法、测试线圈的参数、样品的参数、波形参数和记录参数。

样品形状从左到右分别是环型、圆柱型、长方体型和两个异型。两个异型适用于样品的有效截面积不确定情况。

材料名称可选：铁氧体、钕铁硼、铝镍钴、无取向、Y30BH、Y30、Y25和其他。如选钕铁硼则测量方法固定为抛移J线圈。

测量方法可选：缠绕B线圈、固定B线圈、固定J线圈和抛移J线圈。

测试线圈的参数包含线圈匝数、线圈面积或残匝面积或线圈线径。

样品的参数包括样品编号和样品直径。

波形参数包含峰值电压、测量时间和拐点电压。

记录参数包括测量温度、测量日期、操作人员和备注。

4.6 仪表显示

它包括一个高斯计（0-3T）和一个磁通计（0-20mWb）。量程可选自动，它根据选择的材料名称、样品直径和线圈匝数确定量程。

4.7 测试键

测试：启动测试。

取消：中断测试。

5 详细操作

如果我们将内禀矫顽力小于等于600kA/m的永磁材料归为一般永磁类，大于600kA/m的永磁材料归为稀土类材料的话，那么相应的测试方法也分两种：一般永磁类材料的测量和稀土类材料的测量。

一般永磁类材料的测量即扫描法测量。整个过程需要将被测样品正向、反向励磁（充磁）饱和，外加磁场必须大于被测样品的内禀矫顽力的3倍，所以大励磁磁场要达到1800kA/m，也即电磁铁的大磁场需要达到

1800000/79.6/10000=2.26T

对于一般的电磁铁（DCT-140）配合收缩极头，间隙为10mm时可以达到2.26T的，但要想达到更高的磁场那就困难了。

所以稀土类材料的测量采用抛移法，只测量di一象限和第二象限，反向励磁只励磁到刚过内禀矫顽力处。同样的电磁铁（DCT-140），配合收缩极头，间隙为10mm时可以测试内禀矫顽力小于等于1800kA/m的材料。

5.1 一般永磁类材料的测量

一 检查

检查FE-2100H励磁电源、FE-2100B&H和电磁铁是否齐全，并按图3.2和图3.4将FE-2100H励磁电源、FE-2100B&H、电磁铁和计算机全部连接好。

二 开机

首先启动计算机，然后双击打开FE-2100H测试软件，再分别合上FE-2100B&H和FE-2100H励磁电源的电源开关，预热15分钟。

三 准备

准备好被测样品，清理样品的表面，使样品表面平整干净。

根据样品的材料或编号等信息新建一个索引保存，此时可以选择样品的形状、样品名称，输入样品编号，选择测量方法为固定J线圈，输入样品的直径，选择合适的J线圈并输入固定J线圈的参数。波形参数按照样品的高矮和矫顽力的大小来确定，样品能励磁饱和，也即大场Hmax大于内禀矫顽力的3倍。记录参数按实际填写。

四 调零

将霍尔探头和固定J线圈接好，量程自动点勾。然后把探头拿出来远离磁场或放入零高斯腔，调节高斯计的零点后装好。再调节磁通计的漂移，使其读数每5秒跳动一个字以下即可。

五 测试

将样品放入电磁铁极面*并套好固定J线圈，调整好探头位置后摇下极头并锁紧。

先点样品磁化，磁化完毕后再点测试。

如果大场不够，可以调整峰值电压重新测试。

如果结果异常，仔细检查找出原因重新测试。

当测试过程中励磁电源过压或过流时，励磁电源会发出“嘀嘀嘀”的报警声并中断输出，这时，我们应先按下电脑键盘的“ESC”键中断软件测试，再按下励磁电源前面板的“Alarm Release”键取消报警。

六 处理

将测试的结果以图表或表格的形式整理好，或存档或打印。

七 关机

整理好样品后，先关Fe-2100H励磁电源的电源，再关FE-2100B&H的电源，后关闭软件。

5.2 稀土类材料的测量

一 检查

检查FE-2100H励磁电源、FE-2100B&H和电磁铁是否齐全，并按图3.2和图3.4将FE-2100H励磁电源、FE-2100B&H、电磁铁和计算机全部连接好。

二 开机

首先启动计算机，然后双击打开FE-2100H测试软件，再分别合上FE-2100B&H和FE-2100H励磁电源的电源开关，预热15分钟。

注：合上FE-2100H励磁电源的电源开关前，请确保计算机已经启动完毕并且USB连接线是插好的。

三 准备

准备好被测样品并充好磁，清理样品的表面，使样品表面平整干净。

根据样品的材料或编号等信息新建一个索引保存，此时可以选择样品的形状，样品名称选钕铁硼，输入样品编号，选择测量方法为抛移J线圈，输入样品的直径，选择合适的J线圈并输入固定J线圈的参数。波形参数按照样品的高矮和矫顽力的大小来确定，大场Hmax略大于内禀矫顽力。记录参数按实际填写。

四 调零

将霍尔探头和固定J线圈接好，量程自动点勾。然后把探头拿出来远离磁场或放入零高斯腔，调节高斯计的零点后装好。再调节磁通计的漂移，使其读数每5秒跳动一个字以下即可。

五 测试

将样品与电磁铁的磁场方向一致，放入电磁铁极面*，调整好探头位置。固定J线圈先不套在样品上，放在电磁铁外面准备。极头也先不摇下来。

直接点测试，软件发出di一声滴之后马上套好固定J线圈，并摇下极头锁紧，在软件发出第二声滴之前这些都必须完成，如果时间不够，可以将测试时间延长至120秒（一般为90秒）。在软件发出第三声滴之后，马上松开极头将极头摇上去，将固定J线圈拿出来放在原来电磁铁外面的位置，测试完成，软件弹出结果。

如果大场不够，可以调整峰值电压重新测试。重新测试的样品需要重新充磁。

如果结果异常，仔细检查分析原因重新测试。重新测试的样品需要重新充磁。

当测试过程中励磁电源过压或过流时，励磁电源会发出“嘀嘀嘀”的报警声并中断输出，这时，我们应先按下电脑键盘的“ESC”键中断软件测试，再按下励磁电源前面板的“Alarm Release”键取消报警。

六 处理

将测试的结果以图表或表格的形式整理好，或存档或打印。

七 关机

整理好样品后，先关FE-2100H励磁电源的电源，再关FE-2100B&H的电源，后关闭软件。