ICS29.100.10 L19 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件 GB/Z28870—2012 抗 电磁干扰软磁铁氧体材料的测量方法 Measuringmethodsforanti-EMIsoftferritematerials 2012-11-05发布 2013-02-15实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本指导性技术文件依据GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本指导性技术文件仅供参考,有关对本指导性技术文件的建议和意见,向国务院标准化行政主管部 门反映。 本指导性技术文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。 本指导性技术文件由全国磁性元件与铁氧体材料标准化技术委员会(SAC/TC89)归口。 本指导性技术文件由西南应用磁学研究所负责起草。 本指导性技术文件主要起草人:彭清贵、张仕俊、刘剑、高晓琴。 ⅠGB/Z28870—2012 抗电磁干扰软磁铁氧体材料的测量方法 1 范围 本指导性技术文件规定了抗电磁干扰软磁铁氧体材料的测量方法。 本指导性技术文件用于指导抗电磁干扰软磁铁氧体材料的规范测量。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T9632.1—2002 通信用电感器和变压器磁心测量方法(IEC60367-1:1982,IDT) GB/T28868—2012 未经涂覆的磁性氧化物环形磁心的尺寸 GB/Z28865—2012 抗电磁干扰软磁铁氧体材料规范 3 环境条件 3.1 总则 进行磁性测量时,一般应至少提前24h,按照GB/T9632.1—2002第6章将样品进行磁正常[状 态]化处理,然后进行测量。在不影响测量值的情况下,这一步也可以省去。 在整个测量过程中,样品必须受到保护,使其不受机械冲击和振动以及磁性干扰的影响,并应避免 温度变化可能产生的绕组的缩聚现象。 3.2 测量的大气条件 测量的大气条件应符合下列规定: a) 标准大气条件 温度:15℃~35℃; 相对湿度:20%~80%; 气压:86kPa~106kPa。 测量可在标准大气条件范围内的某一温度下进行,在整个测量过程中,温度不能变化到明显影 响测量结果的程度。在某些情况下,需使用控温箱。 b) 仲裁大气条件 温度:25℃±1℃; 相对湿度:48%~52%; 气压:86kPa~106kPa。 4 样品 抗电磁干扰软磁铁氧体材料性能参数测量,尽量采用烧结后没有经受外部应力(如未磨加工)的、具 有矩形截面的圆环样品,样品应无影响测量结果准确性的表观或内在的缺陷。样品尺寸最好按 1GB/Z28870—2012 GB/T28868—2012的规定在H10~H36之间选择,且相应的有效截面积Ae值在8mm2~100mm2 范围内,外径D与内径d之比D/d≈1.67,高度h与内径d之比h/d≈0.67。 5 测量方法 5.1 起始磁导率μi 5.1.1 样品及测试条件 样品及测试条件应符合下列规定: a) 样品 按第4章的要求选取无缺损的样品。 b) 测试条件 磁通密度峰值推荐值为≤0.5mT,波形应为正弦波。 测试频率推荐值为10kHz或100kHz,依据下列原则在两者中进行选择: 1) 测试状态下,测试设备能提供给具有特定阻抗的被测单元的交流电压和电流的能力; 2) 测试设备能提供需要的测试准确度的能力; 3) 选择的测试频率应远离被测样品的自谐频率,以使在二倍测试频率时,对测试值的影响不 大于10%; 4) 选择的测试频率应远离磁性材料的截止频率,以使在二倍测试频率时,对测试值的影响不 大于10%。 5.1.2 方法原理 采用LCR测试仪或阻抗分析仪,测量样品线圈的电感量L,通过式(1)计算μi。 μi=L 2N2hln(D/d)×107…………………………(1) 式中: μi———起始磁导率; D———样品外径,单位为米(m); d———样品内径,单位为米(m); h———样品高度,单位为米(m); L———样品绕组的电感量,单位为享(H); N———线圈匝数。 5.1.3 测试仪器 采用的LCR测试仪或阻抗分析仪应能调到规定的频率和测试线圈上要求的电压UB。仪器对电感 量的测量精度应优于1%。 UB=4.44fNB^Ae …………………………(2) 式中: UB———测量电压的有效值,单位为伏(V); f———测试频率,单位为赫(Hz); N———线圈匝数; B^———磁通密度的峰值,单位为特(T); Ae———样品有效截面积,单位为平方米(m2)。 2GB/Z28870—2012 5.1.4 测量程序 起始磁导率应按下列测量程序进行: a) 测量线圈 首先在环形样品上包1~2层绝缘纸(如电容纸或黄蜡绸),然后在环形样品上均匀绕制测量线 圈。在测量频率下,线圈本身的铜阻和分布电容应尽量低,以使线圈本身引起的测量误差可以 忽略。 推荐测试线圈的匝数见表1。 表1 磁心的测试频率、电感因数AL与线圈匝数的对应关系 匝 数频率 kHzAL nH/N2 110 >10000 100 >1000 1010 >100 100 >10 起始磁导率≤100的磁环应采用图1所示的短路同轴腔进行测试或对比。 b) 测量之前,应按3.1对样品进行磁正常[状态]化。 c) 按测量仪操作规程,把样品测量线圈接到仪器,频率f和电压UB调到规定的值,测量电感量 L,然后按式(1)计算μi。 5.2 复数磁导率 5.2.1 样品及测量条件 样品及测试条件应符合下列规定: a) 样品按第4章选取,如采用短路同轴测量法,样品尺寸应满足测量仪器的同轴夹具的要求。 b) 测量条件:测量频率f应满足材料规定要求。磁通密度峰值B^≤0.5mT,波形应为正弦波。 5.2.2 方法原理 复数磁导率的测量方法原理如下: a) 绕线测量法 按5.1.4a)绕制测试线圈,采用LCR测试仪或者阻抗分析仪按串联等效模式测量样品的电感 量L和含样品线圈的损耗电阻R,计算复数磁导率μ的两个分量μ′和μ″。 μ=μ′-jμ″ …………………………(3) μ′=leL μ0AeN2…………………………(4) μ″=le(R-Rw) 2πfμ0AeN2…………………………(5) tanδ=μ″ μ′…………………………(6) 3GB/Z28870—2012 式中: μ ———复数磁导率; μ′———复数磁导率的实部; μ″———复数磁导率的虚部; le———样品的有效磁路长度,单位为米(m); L———样品绕组的电感量,单位为亨(H); μ0———磁常数(μ0=4π×10-7H·m-1); Ae———样品的有效截面积,单位为平方米(m2); N———测量线圈的匝数; R———含样品线圈损耗的电阻值,单位为欧(Ω); Rw———测量线圈本身的直流电阻值,单位为欧(Ω); f———测量频率,单位为赫(Hz); tanδ———损耗角正切。 b) 短路同轴测量法 采用阻抗分析仪,测量样品放入短路同轴腔前后的电感量之差和损耗电阻之差,如图1所示。 计算复数磁导率的两个分量μ′和μ″: μ=μ′-jμ″ …………………………(7) μ′=1+(ΔL)le μ0Ae…………………………(8) μ″=Δ( )Rle 2πfμ0Ae…………………………(9) tanδ=μ″ μ′…………………………(10) 式中: ΔL———样品放入短路同轴腔前后电感值之差; ΔR———样品放入短路同轴腔前后损耗电阻值之差; 其余符号的含义同5.2.2a)。 注:通常情况下,μ≤100采用短路同轴法。 图1 短路同轴腔测量法示意图 5.3 标称阻抗ZN 5.3.1 样品及测试条件 样品尺寸(标称值)为ϕ5×ϕ2×10,单位为毫米(mm)。 4GB/Z28870—2012 测试频率见GB/Z28865—2012中表1,磁通密度峰值≤0.5mT。 5.3.2 方法原理 采用LCR测试仪或阻抗分析仪,测量样品的单匝阻抗Z,由式(11)得: ZN=2π×f×μ0 μ′2+μ″2=Z×C1=Z×le Ae…………………(11) 式中: ZN———标称阻抗,单位为欧每米(Ω·m-1); le———有效磁路长度,单位为米(m); Ae———有效截面积,单位为平方米(m2); C1———磁心常数,单位为每米(m-1); N———线圈匝数。 5.3.3 测试仪器 采用的LCR测试仪或阻抗分析仪应能调到规定的频率和测试线圈上要求的电压UB。仪器对阻抗 测量准确度应优于1%。 5.3.4 测量程序 标称阻抗应按下列测量程序进行: a) 用单匝绝缘导线穿过磁心的中心孔,线圈两端引出端长度在适宜于测量的前提下应尽量短,推 荐线圈两端引出端长度为5mm~8mm,导线线径推荐为ϕ0.5mm~ϕ1.0mm。 b) 把样品测量线圈接到仪器,将频率f和电压UB(按式(2)计算)调到规定的值,测试出含样品线 圈的阻抗值Z1。 c) 取出样品,在与步骤b)相同的测试状态下测试单匝线圈的阻抗值Z0。 d) 计算样品的阻抗值Z。计算公式为:Z=Z1-Z0。 e) 通过式(11)计算标称阻抗ZN。 注1:在测试频率下,对于线圈本身阻抗值Z0相对于样品阻抗值Z很小可以忽略的情况(Z0/Z<1%),步骤b)、c) 可以不进行。 注2:可以用测试仪器的测试夹具的补偿校正功能,在测试频率下预先补偿扣除线圈本身阻抗值Z0分量后,直接测 试出样品阻抗值Z。 注3:重复以上步骤,通过测试不同频率下的