示波器和高压功率放大器组成的磁化曲线 BH分析系统——西安威尼斯电子
磁性材料是一类重要的材料.其在点机变压器、传感器领域中广泛应用。在磁性材料的研究和应用过程中，BH曲线和磁导率是两个重要的概念。本文威尼斯威尼斯电子就为大家分享一套基于示波器和高压功率放大器组成的磁化曲线BH分析系统。
软磁材料的测量
磁性元件变压器和电感在开关电源和其他的电子设备里面大量使用。磁性元件主要由采用软磁材料的磁芯和线圈构成。软磁材料的性能决定了变压器和电感的性能。目前常用的电桥只能测量在小信号下的磁性元件的性能：电感量和Q值，不能直接反映磁性元件所用的磁性材料的真实性能。
目前能够测试磁性材料的全面参数的只有磁化曲线BH分析系统。
BH分析系统可以测试软磁材料在磁化过程中磁感强度B与磁场强度H之间关系的一系列BH曲线。通过分析这些曲线，可以得到磁性材料在不同的激励频率下的磁参数Bm,Hm,Br,Hc,初始磁导率，磁芯损耗Pc，如下图1
图1BH曲线
BH分析系统是由激励信号源、高压功率放大器、被测磁性元件的电压和电流信号处理电路、对应的AD采样和软件处理�？楣钩�。
由于目前示波器的功能和价格已经非常出色，我们不但可以利用它来实现AD采样，而且也可以使用数字示波器内部带有的信号源作为激励信号源。这样构成一套BH分析仪变得很简单，只要外加一台高压功率放大器、被测磁性元件的电压和电流信号处理电路和软件处理用PC即可。如图2所示的框图
图2BH分析系统框图
由于BH分析仪测试磁化曲线时，磁性元件需要用高压高频大电流进行激励才能达到真实的工作条件，所以对高压功率放大器的功率带宽和输出电压电流能力要求很高。高压功率放大器我们选择ATA-4014高压功率放大器。它的最大输出电压160Vp-p（±80Vp），功率带宽高达452Wp，带宽（-3dB）DC~1MHz，非常适合用来推动磁性元件的测试。
被测的磁性元件一般做成一个环形磁芯试样。在磁芯上我们绕两组线圈，分别是原边和付边。两个线圈连接到测试工装的4个接线柱上。被测磁性元件的原边电流I和付边电压信号U使用差分放大后输出到两通道示波器。
参考示波器厂家提供的编程手册，编写程序通过USB接口从示波器读取波形数据。然后根据数学公式，输入被测磁环的物理参数，转换成BH曲线。工作的时候，只要调整信号源的频率和幅值，就可以控制曲线的B和H的最大值，并进一步计算磁环的损耗等指标。
我们设被测磁环的原边匝数N1,电流i1，付边匝数N2，电流i2，那么H=N1*i1/L，其中N1是输入线圈的匝数；i1是输入线圈的电流，单位是A；L是被测磁环的平均磁路长度，单位是m；H的单位是A/m。
其中S是被测磁环的截面积，单位是m2；N2是输出线圈的匝数；U2是输出线圈两端的电压，单位是V；B的单位是T。
B是最大磁通密度，单位是T；Hm是最大磁场强度，单位是A/m。
其中μ0是真空磁导率,μ0=4πx10-7亨利/米，μa是初始磁导率。
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