洛奇,O.J.
[拼音]:cidaolü celiang
[英文]:permeability measurement
磁導率μ 是描述物質磁性的最基本的巨集觀物理量之一。根據所加磁場的性質,磁導率分為靜態磁導率、複數磁導率和張量磁導率。三種磁導率的測量方法也有所不同。
靜態磁導率測量
靜態磁導率是物質在靜磁場H 的作用下磁感應強度B與H的比值,即μ=B/H。靜態磁導率一般用衝擊檢流計測量。
複數磁導率測量
複數磁導率是物質在交變磁場 h的作用下交變磁感應強度b與h的比值。b與h常常具有不同的相位,因為μ為複數,即μ=b/h=μ′-jμ″,式中μ″表示材料的磁損耗。當頻率從幾赫到幾十兆赫時,在用被測材料製成的環狀磁芯上均勻繞制線圈,測出線圈的電感L和電阻R,利用公式μ/μ0=[(R-R0)+jωL]/jωL0=L/L0+(R-R0)/jωL0計算出複數磁導率。式中,μ0為空氣的磁導率,L0和R0分別為無磁芯時同一線圈的電感和電阻。在微波頻率範圍內常用的測量方法有駐波法和諧振腔法。
(1)駐波法:將傳輸線(波導或同軸線)終端短路,形成駐波。將薄片狀(波導中)或圓環狀(同軸線中)的待測樣品(厚度遠小於待測材料中的波長)放在電場駐波的節點上,記下放入樣品前後駐波比的變化和節點的位移,從下式算出複數磁導
式中t為待測樣品的厚度,S為波節點的位移;λ0為自由空間波長;ρ為加入樣品後的駐波係數;ρ0為未加樣品時的駐波係數。這種方法比較簡單,但靈敏度不高。
(2)諧振腔法:可用同軸諧振腔或波導諧振腔。同軸諧振腔常用於微波頻率的低端,在腔內附加電容後也可以用於幾十兆赫的頻率。將待測材料的小圓環樣品放入腔內磁場波腹處,測量放入樣品前後諧振頻率和Q值的變化,從而計算出磁導率的實部和虛部。也可以固定訊號頻率不變,改變腔體的長度或附加電容的大小,使加入待測樣品前後分別調至諧振,根據腔體長度(或電容大小)和 Q值的變化計算出磁導率。為了提高測量精度,還可以將與待測樣品形狀相同的銅環放在待測樣品的同一位置進行測量,根據諧振腔長度的變化來計算磁導率。採用波導諧振腔時將待測材料小球或細圓(方)柱放至矩形腔或圓柱腔中的電場波節點,測量放入樣品前後諧振頻率和 Q值的變化,算出複數磁導率。這種方法比較複雜,但靈敏度高。
張量磁導率的測量
張量磁導率是物質(一般為鐵氧體材料)在靜磁場H和微波磁場
h
的同時作用下微波磁感應強度b
與h
的比值,為張量。張量磁導率的測量方法是:在圓柱腔中激勵圓極化波,按諧振腔法測出在靜磁場作用下鐵氧體小球在左、右圓極化波中的磁導率μ-=
+
和μ+ =
-
;根據
=1/2(μ++μ-)和
=1/2(μ--μ+)計算分量
和
。也可以在矩形腔中放置鐵氧體薄片,選擇不同的振盪模式,並根據薄片位置和靜磁場的方向分別測出分量
、
z和有效磁導率μ
,再用公式μ
=(
2-
2)/
計算出分量
。
鐵氧體材料的另一重要引數是諧振線寬墹H,即在靜磁場的數值改變時張量磁導率分量的虛部
″和
″降至諧振峰值的一半時的靜磁場變化數值。因此,通過張量磁導率的測量,可以確定諧振線寬墹H 的數值。
參考書目
成田賢仁,阿部武雄:《近代電子計測工學》,電気書院,東京,1972。
B.LaxandK.J.Button,MicrowaveFerrites andFerrimagnetics,McGraw-Hill,New York,1962.