磁环垂直电阻测试仪 针对“磁环垂直电阻测试仪”的核心需求,关键在于精确测量磁环(铁氧体、金属磁粉芯等环形磁芯)在垂直于环面方向上的等效电阻或电阻率。这与其作为电感器/变压器核心时抑制涡流损耗的性能直接相关。
磁环垂直电阻测试仪 磁环的特殊结构(闭合环形、有涂层)和测量目的(避免涡流损耗)决定了其测试方法的独特性:
核心挑战与测量原理
测量目标:
核心是评估磁芯材料在高频下的涡流损耗特性。
通常不直接测量体电阻率(ρ)(因环形闭合结构难以施加贯穿电流),而是测量表面两点之间的等效电阻,或者通过标准化方法获得等效电阻率或品质因数(Q)来间接反映涡流损耗。
常用指标:电阻(R)(单位:Ω)或等效电阻率(ρ_eq)(单位:Ω·m)。
标准方法:两点加压,四点测量(改进的四线法)
电极布置: 在磁环外圆表面上,沿环的周向(垂直于轴向/垂直于环面方向) 等间距布置四个点接触电极。
外侧两个电极: 施加恒定电流 (I)。电流沿环形磁芯圆周方向流动(模拟高频磁场感应的涡流路径)。
内侧两个电极: 测量这两点之间的电压降 (V)。
原理: 测量电流 (I) 流过磁环周向路径时产生的电压降 (V),利用 欧姆定律 (R = V/I) 计算得到两点间的等效电阻 (R)。
消除接触电阻: 四点法(分离电流施加和电压测量电极)有效消除了接触电阻和引线电阻对电压测量的影响,确保测量的是磁芯材料本身路径的电阻。
等效电阻率计算: 若需要等效电阻率 (ρ_eq),需要知道磁环的几何尺寸(平均周长 L,横截面积 A)。
公式: ρ_eq = (R * A) / L
L: 磁环的平均周长(π * 平均直径)。
A: 磁环的横截面积((外径 - 内径) / 2 * 高度)。
说明: 这里计算的 ρ_eq 是等效值,代表材料在该特定电流路径(周向)上的电阻特性,与传统体电阻率物理意义不完全相同,但是衡量涡流损耗的关键参数。
为何是“垂直电阻”?
磁环作为电感/变压器磁芯时,工作磁通方向通常是沿着环形(周向)。此时感应的涡流是在垂直于磁通方向的平面(即横截面平面)内环形流动。
测量磁环周向(垂直于环面平面)的电阻,正是为了评估材料对这种特定方向涡流的阻碍能力。这个电阻值直接关系到磁芯在高频下的损耗(涡流损耗)。
磁环垂直电阻测试仪的关键组成与要求
精密恒流源 (Current Source):
提供稳定、精确、可调的直流或低频交流测试电流 (I)。
电流范围:根据磁环尺寸和材料电阻率不同,通常需要 µA 到 mA 量级。
精度和稳定性:高(如 ±0.5% 或更高)。
高精度电压表 (Voltmeter):
测量两个内侧电极之间的微弱电压降 (V)。
高输入阻抗:避免分流效应。
高分辨率:需测量 µV 级电压(电阻可能很大)。
高精度:与电流源精度匹配(如 ±0.5%)。
专用测试夹具 (Test Fixture):
核心部件! 必须保证:
精确的电极定位: 四个探针沿磁环外圆周向等间距精确排列(间距通常有标准要求)。
良好的电接触: 探针针尖需能刺破磁环表面的绝缘涂层(如铁氧体的氧化层),与内部磁性材料形成可靠接触。
稳定的压力: 施加恒定、适中的压力确保接触稳定且不损伤磁环。
绝缘性能: 夹具主体需良好绝缘,避免漏电。
适应不同尺寸: 探针间距或整个夹具应能适应不同外径的磁环。
探针材质: 通常使用硬质、耐磨材料(如碳化钨、镀金钨钢)以减少接触电阻变化。
计算与控制单元:
自动化: 控制电流源输出、读取电压表数据。
计算: 根据测得的 V 和 I,自动计算电阻 R。根据输入的磁环尺寸参数(外径、内径、高度),自动计算等效电阻率 ρ_eq。
显示/输出: 显示测量结果(R, ρ_eq),提供数据存储、打印或传输接口(RS232, USB, LAN 等)。
软件: 提供用户界面、参数设置、数据处理、报告生成等功能。
使用方法
1、接好电源线
确保电源为220VAC/50Hz
2、接通电源
将电流电阻量程置于 104 档,电压量程置于10V,然后开机。
3、调零
在“Rx”两端开路的情况下,调零使电流表的显示为0000 .注意:在“Rx”两端不开路,如接在电阻箱或被测量物体上时调零后测量会产生很大的误差。一般一次调零后在测试过程中不需再调零。 完毕后关机。
4、连接线路
接好测试线,将测试线将主机与屏蔽箱连接好,测体积电阻时测试按钮拨到Rv边,测表面电阻时测试按钮拨到Rs边。然后开机。
5、选择合适的测量电压
电压选择开关在后面板,注意,在测试过程中不要随意改动测量电压,可能因电压的过高或电流过大损坏被测试器件或测试仪器;
6、测试
测量时从低档位逐渐拔往高档,每拨一次稍停留1~2秒以使观察显示数字, 当被测电阻大于仪器测量量程时,电阻表显示“1”,此时应继续将仪器拨到量程更高的位置,当测量仪器有显示值时应停下,当前的数字乘以档次即是被测电阻值。当有显示数字时不要再往更高次档拨,否测仪器会过量程,机内保护电路开始工作,仪器测量准确度会下降。
7、 测试完毕将电阻电流量程拔至“104 ”档,电压量程调至10V后关闭电源
每测量一次均应将量程开关拨回到104“调零”档的量程位置以免开机或测量端短路时而损坏仪器。
8、 测量电流及1015Ω以上超高电阻的测量应用测量电流后用欧姆定律以电压除以电流计算电阻的方法,详见8.5节内容。
9 、体积电阻和表面电阻转换
在测试过程中,使用屏蔽箱在进行体积电阻和表面电阻转换时,必须把电源关闭后进行档位转换,否则会导致电压冲击到主机无法显示或损坏。
测量原理与方法:
四探针法:
最主流、最推荐的碳素材料块体/薄膜测试方法。
优点: 有效消除接触电阻和引线电阻的影响,测量精度高,尤其适合中等电阻率材料(碳素材料大多在此范围)。
缺点: 需要样品表面平整,探针间距需精确(或已知),边缘效应需修正(尤其是小样品)。
类型: 直线四探针(最常用)、方形四探针(范德堡法,适合不规则薄片)。
两电极法 + 四线制:
在样品两端施加电流电极,在更内侧测量电压电极。
优点: 接线相对简单,可通过四线制消除引线电阻影响。
缺点: 电流分布不如四探针均匀,接触电阻仍可能对电压测量点有影响(尽管四线制已大幅降低),精度通常低于四探针法。适用于电阻率较高或较低,或形状受限的样品。
非接触法(涡流法):
优点: 完全无损,无需接触样品,速度快,适合在线或快速筛查。
缺点: 测量精度通常低于接触法(尤其对薄层或复杂形状),需要校准标准样品,测量的是“等效电阻率”,受材料磁导率、厚度、表面状况影响较大。更适合均匀导体(如金属箔)。
阻抗分析法:
施加交流信号,测量复数阻抗。
优点: 可以区分材料的电阻分量和电容/电感分量(对某些复合碳材料有用),可选择合适频率避免极化效应。
缺点: 仪器更复杂,数据分析更复杂,主要用于研究而非单纯电阻率测量。
使用注意事项
高阻测量一定要严格按使用方法步聚进行,否则有可能造成仪器 损坏或电人。
1 应在“Rx”两端开路时调零(主机开机)
如接在电阻箱或被测量物体上时调零后测量会产生很大的误差。一般一次调零后在测试过程中不需再调零,但改变测量电压后可能要重新调零。
2 禁止将“Rx”两端短路,以免微电流放大器受大电流冲击
3 在测试过程中不要随意改动测量电压,
随意改动测量电压可能因电压的过高或电流过大损坏被测试器件或测试仪器,而且有的材料是非线性的,即电压与电流是不符合欧姆定律,有改变电压时由于电流不是线性变化,所以测量的电阻也会变化。
4 测量时从低次档逐渐拔往高次档
每拨一次稍停留1~2秒以便观察显示数字,当有显示值时应停下,记录当前的数字即是被测电阻值。若显示“1”时,表示欠量程应往高次档拔。直到有显示数字时为止。当有显示数字时不能再往高次档拨,否则有可能损坏仪器(机内有过电流保护电路)。除104 Ω档之外,当显示低于1.99,表示过量程应换低档!
5 大部分绝缘材料,特别是防静电材料的电阻值在加电压后会有一定变化而引起数字变化
由于本仪器的分辩率很高,因而会引起显示值的末尾几位数也变化,这不是仪器本身的问题,而是被测量对象的导电机理复杂而使得阻值有些变化。在这种情况下往往取2位有效数就够了。
6 接通电源后,手指不能触及高压线的金属部分
本仪表有二连根线:高压线(红)和微电流测试线。在使用时要注意高压线,开机后人不能触及高压线,以免电人或麻手。
7 测试过程中不能触摸微电流测试端
微电流测试端 怕受到大电流或人体感应电压及静电的冲击。所以在开机后和测试过程中不能与微电流测试端接触,以免损坏仪表。
8 在测量高阻时,应采用屏蔽盒将被测物体屏蔽.
在测量大于1010 Ω以上时,为防止外界干扰面而引起读数不稳。
9 每次测量完时应将量程开关拨回“104 ”档再进行下次测试
在测量时应逐渐将量程开关拨到高阻档,测量完时应将电流电阻量程、电压量程开关拨回低档。以 确保下次开机时量程开关处在低阻量程档。
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售后服务
一、安装调试:协助试验机的安装,负责试验机的运输、调试。
二、验收标准:试验机按订货技术附件进行验收。终验收在买方进行,对用户提供的试样进行试验,并提供测试报告。
三、培训:安装调试同时,在仪器操作现场一次性免费培训操作人员2-3名,该操作人员应是由需方选派的长期稳定的员工,培训后能够对设备基本原理、软件使用、操作、维护事项理解和应用,使人员能够独立操作设备对样品进行检测、分析,同时能进行基本的维护。
四、软件升级:终生免费提供新版本控制软件。