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中国古老的金属检测设备

[发布时间]2017-11-17 23:29:34 [浏览量]1130  [返 回]
                中国古代的指南针——
            发展及种类  1、软磁材料的发展
              软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力金属探测机工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代,无线电技术的兴起,增进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料——非晶态软磁合金。
            2、常用软磁磁芯的种类   铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的根本组元。 
            磁性材料按(首要成分、磁性特点、结构特点)制品形态分类:   (1) 粉芯类:
            磁粉芯,包括:铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)、铁氧体磁芯   (2)
            带绕铁芯:硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金常用软磁磁芯  磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为0.5~5
            微米),又被非磁性电绝缘膜物质隔开,因此,一方面可以隔绝涡流,材料适用于较高频率;另一方面由于颗粒之间的间隙效应,导致材料具有低导磁率及恒导金属探测仪磁特性;又由于颗粒尺寸小,根本上不产生集肤现象,磁导率随频率的变化也就较为稳定。首要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能首要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、形成压力及热处理工艺等。
              常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。 磁芯的有用磁导率μe及电感的计算公式为: μe = DL/4N2S × 109
            。其中:D 为磁芯平均直径(cm),L为电感量(享),N 为绕线匝数,S为磁芯有用截面积(cm2)。   (1) 铁粉芯
              常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在1.4T左右;磁导率范围从22~100;初始磁导率μi随频率的变化稳定性好;直流电流叠加性能好;但高频下损耗高。铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度的变化。铁粉芯初始磁导率随频率的变化
              (2)坡莫合金粉芯   坡莫合金粉芯首要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux)。   MPP
            是由81%Ni、2%Mo及Fe粉构成。首要特点是:饱和磁感应强度值在7500Gs左右;磁导率范围大,从14~550;在粉末磁芯中具有最低的损耗;温度稳定性极佳,广泛用于太空设备、露天设备等;磁致伸缩系数接近零,在不同的频率下劳动时无噪声产生。首要应用于300kHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等,
            在AC电路中常用, 粉芯中价格最贵。   高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉构成。首要特点是:饱和磁感应强度值在15000Gs
            左右;磁导率范围从14~160;在粉末金属检测仪磁芯中具有最高的磁感应强度,最高的直流偏压能力;磁芯体积小。首要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等,
            在DC 电路中常用,高DC 偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于MPP。   (3) 铁硅铝粉芯(Kool Mμ Cores)
              铁硅铝粉芯由9%Al、5%Si,
            85%Fe粉构成。首要是替代铁粉芯,损耗比铁粉芯低80%,可在8kHz以上频率下使用;饱和磁感在1.05T
            左右;导磁率从26~125;磁致伸缩系数接近0,在不同的频率下劳动时无噪声产生;比MPP有更高的DC偏压能力;具有最佳的性能价格比。首要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。
              2、 软磁铁氧体(Ferrites)   软磁铁氧体
              软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物,采用粉末冶金方法生产。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类,其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大,Mn-Zn铁氧体的电阻率低,为1~10
            欧姆-米,一般在100kHZ 以下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体的电阻率为102~104 欧姆-米,在100kHz~10
            兆赫的无线电频段的损耗小,多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器。磁芯形状种类丰富,有E、I、U、EC、ETD形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圆形等。在应用上很方便。由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率,粉末冶金方法又适宜于大批量生产,因此成本低,又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感,在应用上很方便。而且磁导率随频率的变化特性稳定,在150kHz以下根本保持不变。随着软磁铁氧体的出现,磁粉芯的生产大大减少了,很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。
            国内外铁氧体的生产厂家很多,在此仅以美国的Magnetics企业生产的Mn-Zn铁氧体为例先容其应用情况。分为三类根本材料:电信用根本材料、宽带及EMI材料、功率型材料。
              电信用铁氧体的磁导率从750~2300, 具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系,
            是磁导率在劳动中下降最慢金属探测机故障的一种,约每10年下降3%~4%。广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体,磁导率分别有5000、10000、15000。其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器,在宽带变压器和EMI上多用。功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度,为4000~5000Gs。另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。也就是说,随频率增大、损耗上升不大;随温度提高、损耗变化不大。广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。
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