关于对国家计量院硅钢标样报告中ua参数的看法

时间:2015-02-28 11:51来源:未知 作者:hmyes 点击:

    在校对硅钢方圈标准样品过程中,需要对报告所规定的参数进行全部检验,其中涉及重要参数有比总损耗Ps,饱和磁感应强度Bm等,参数的比较一般采用锁定Bm测试材料的比总损耗,锁定Hm测量材料的Bm获得,标准要求相应的准确度和重复性。
    为方便用户对材料有进一步的数据掌握,软磁材料交流测量装置一般还会提供足够多的其他参数,如对应不同条件下的剩磁Br,矫顽力Hc和磁导率ua等,同时通过连续测试,可以获得材料的交流BH磁滞回线,磁化(磁导率)曲线和损耗曲线等。
    以上参数在测试过程中,ua测试各设备制造企业之间,以及测试部门与设备制造企业之间,都会由于控制精度的差异带来超出准确度的偏差。主要原因并非设备精度问题,而是来自于采用Bm作为锁定条件测试材料的磁导率ua的不科学性。作为磁性材料设备制造企业,有必要对此不严谨的规定加以提出,以便标准的规范。
    实际设备制造企业通过高精度的标准表溯源,以及参考标准样品传递,是非常容易满足要求的。以华鸣仪器公司的FE-2100M硅钢材料测量装置为例:对50W470进行重复性测试考核数据为例 (锁定Bm=1.5T,为满足用户测试效率,锁定精度控制在0.3%即开始测试):

次数

BrT

Bm(T)

Hc(A/m)

HmA/m

PsW/kg

ua(k)

1

1.016

1.497

68.04

1234

2.93

0.9656

2

1.016

1.497

67.97

1232

2.927

0.9665

3

1.017

1.497

68.03

1233

2.93

0.9659

4

1.015

1.497

67.99

1233

2.927

0.9658

5

1.016

1.497

67.88

1237

2.93

0.9632

6

1.015

1.497

67.98

1233

2.927

0.9664

7

1.016

1.497

67.96

1235

2.929

0.9647

8

1.016

1.497

67.91

1237

2.93

0.963

平均值

1.0159

1.497

67.97

1234.25

2.9288

0.9651

正偏(%

0.1107

0

0.1030

0.2228

0.0427

0.1412

负偏(%

-0.086

0

-0.1324

-0.1823

-0.0598

-0.2215

    从测试的数据各项指标测试重复性会很好的满足,通过与溯源检验的标准样品进行比较,准确度也能很好的控制在偏差范围内,满足不同材质或牌号的样品测试。
但要满足磁导率的准确度测量,采用锁定Bm点测试材料对应的磁导率ua是难以在设备之间进行传递的。以50W470硅钢方圈样品为例,采用FE-2100M硅钢材料自动测量装置进行锁定Bm测试(起始点B=0.1T,步进控制0.05T,测试最大Bm锁定到1.5T,锁定精度0.3%),测试材料的条件下的性能参数:

测试点

BrT

Bm(T)

Hc(A/m)

HmA/m

PsW/kg

ua(k)

1

0.04067

0.09992

6.66

16.12

0.0126

4.932

2

0.07542

0.1499

10.33

19.85

0.02949

6.01

3

0.1143

0.1998

13.98

23.33

0.05357

6.815

4

0.159

0.2497

17.33

25.69

0.08387

7.735

5

0.204

0.2995

20.38

28.13

0.1194

8.474

6

0.2489

0.3497

23.31

30.86

0.1606

9.017

7

0.2968

0.3996

26

32.92

0.2066

9.66

8

0.3434

0.4494

28.5

35.18

0.2569

10.16

9

0.39

0.4994

30.87

37.71

0.3124

10.54

10

0.4362

0.5493

33.08

40.12

0.3718

10.89

11

0.4817

0.5993

35.28

43.04

0.437

11.08

12

0.5263

0.6493

37.3

46.47

0.5056

11.12

13

0.5706

0.6993

39.19

50.64

0.5778

10.99

14

0.6138

0.7493

41.1

55.8

0.6565

10.69

15

0.6556

0.799

42.87

62.05

0.7388

10.25

16

0.6961

0.8487

44.62

69.81

0.8263

9.674

17

0.7355

0.899

46.34

79.39

0.9202

9.011

18

0.773

0.9488

48.05

91.22

1.02

8.277

19

0.8089

0.9986

49.74

106

1.127

7.498

20

0.8429

1.048

51.46

124.5

1.242

6.702

21

0.8743

1.099

55.13

154

1.416

5.678

22

0.9043

1.149

56.78

185.8

1.555

4.92

23

0.9281

1.196

58.35

225.8

1.697

4.215

24

0.9504

1.246

60

282.7

1.859

3.507

25

0.9702

1.296

61.57

362.9

2.039

2.843

26

0.9856

1.346

63.3

477.2

2.236

2.244

27

1

1.398

64.05

653.8

2.46

1.702

28

1.009

1.448

66.22

897.5

2.69

1.284

29

1.016

1.497

67.92

1237

2.928

0.9634

1、ua-Bm曲线如下图:

 

2、ua-Hm曲线


 

    从ua-Bm曲线和ua-Hm曲线不难看出,即使在ua变化最不明显的饱和段,材料的的磁导率在ua-Bm曲线中的变化也是比较明显的,将Bm的不确定度条件设定为0.3%(插值Bm=1492mT),ua的偏差将会达到-3.327%(与测试点Bm=1497mT)比较,如下表。

测试点

BrT

Bm(T)

Hc(A/m)

HmA/m

PsW/kg

ua(k)

1

1.0153

1.4921

67.75

1203.05

2.9042

0.9955

2

1.016

1.497

67.92

1237

2.928

0.9634

偏差(%

0.0689

0.3273

0.2503

2.7445

0.8128

-3.327

    而从ua-Hm曲线上看,磁导率相对Hm的变化是非常缓慢的,选择Hm偏差0.9%ua的不确定度满足2%的指标要求,其他参数的不确定变化较小,同时磁导率的偏差也在规定范围内,如下表。

测试点

BrT

Bm(T)

Hc(A/m)

HmA/m

PsW/kg

ua(k)

1

1.01576

1.4954

67.863

1225.68

2.9201

0.9741

2

1.016

1.497

67.92

1237

2.928

0.9634

偏差(%

0.02297

0.1091

0.08343

0.91485

0.27095

-1.1093

    通过以上数据分析,建议中国计量科学研究院在给用户发放标准样品时,将测试磁导ua条件对应改为在Hm条件下测量,避免由于设备之间的微小偏差(在标准许可范围内),造成测试偏差没法满足测试要求,而这个偏差并非是设备误差造成的。